【原创】关于开关电源浪涌抑制

下边咱们先从电压浪涌说起··

开关电源手册第二章中讲了下IEEE中对交流浪涌的测量所得出的标准，这些都在IEEE587-1980标准里，里边对低于600V的交流电归为三个类别，A类、B类、C类，应力依次增大。具体的可以参考下该标准。

后边说了一下浪涌发生的概率

拿一个中等暴露的场合为例，5KV的尖峰至少是一年一次，而在这段时期1KV-2KV之间的尖峰会有好几百次，可见浪涌防护是多么的重要。

该标准还规定了暴露等级：

1.低暴露程度，系统所在位置闪电活跃度低，很少负荷开关活动；

2.中等暴露程度，系统所在位置闪电活跃度高，有频繁和严重的开关瞬变活动；

3.高暴露程度，少见的由长的架空线路供电的实际系统，在输出线的终端易受到反射影像，此处设备特性在高应力下产生大的过负荷火花放电··· 

IEEE还提到浪涌电压的波形，调查发现虽然虽然浪涌电压波形表现为很多形状，但现场测量和理论计算都表明，大多数室内低压系统(小于600V交流电）的浪涌电压都有一个阻尼振荡波形，如图所示

有一段文字描述了改现象

在分布系统的冲击浪涌激起传导系统的自然谐振频率震荡。结果，不仅有典型的振动的浪涌，而且在系统的不同位置将有不同的幅值和波形。这些浪涌的振荡频率范围在5K到500K。对于居民区和轻工业交流电网来说，30Khz-100Khz频率是典型浪涌的一个现实量度。

上边大概说了下电压浪涌的发生，那么下边说说防治措施

现在电压浪涌抑制这块还没有太多的器件，而且也没有一个很理想的器件来满足所有浪涌要求。而是利用器件之间的优点来相互的抵消之间的缺点，从而相互配合来实现所达到的功能···

气体放电管(GDT)，金属氧化物压敏电阻（MOV），电压瞬变抑制二极管（TVS)是防治浪涌保护电路中最常用到的电子器件

先说说气体放电管（GOT)

气体放电管是由两个或数个带间隙的金属电极，充以惰性气体（氩气或氖气），通过银铜焊料高温封装而成的一种金属陶瓷结构的气体放电器件。

在正常情况下，放电管因其特有的高阻抗及低电容，对线路的正常工作没有任何不利的影响。当浪涌电压达到气体放电管的击穿电压时，气体放电管便开始放电，并由高阻变为低阻，几乎成短路状态，其端电压非常低。

气体放电管的主要参数：

1.响应时间，指当外加电压超过其限制电压直到达过冲峰值时所经历的时间。一般为us数量级

2.直流击穿电压，直流击穿电压当外施电压以100V/s的速率上升，放电管产生火花时的电压为击穿电压。气体放电管具有多种不同规格的直流击穿电压，其值取决于气体的种类和电极间的距离等因素。

3.伏安特性

气体放电管的主要优点

1.通流能力强，放电管工作时电极仅维持很小的电压，能承受极大的电流。

2.搞阻抗，低电容。

气体放电管的主要缺点：

1.响应时间长，达到微秒级别；

2.续流现象，当瞬变结束时仍有维持导通的倾向。

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今天开始讲下金属氧化物压敏电阻（MOV）

压敏电阻的基本意思是“在一定电压范围内电阻值随电压改变而改变”。

基本工作原理是随着加在其上边的电压值的不断增大，MOV的电阻值可以从几兆欧变化到几豪欧。

其一般工作在三个工作状态，预击穿区，击穿区和上升区。

当施加于压敏电阻两端的电压小于其钳位电压时，此时压敏电阻呈现很大的阻抗，漏电流很小，可视为短路，此时工作于预击穿区；

当施加于压敏电阻两端的电压升高大于其钳位电压后，此时压敏电阻进入击穿区，此时其伏安特性进入非线性区。电流在相当大的范围内变化时，其两端电压变压不大，有较好的限压特性。

当施加于压敏电阻两端的电压继续升高，此时压敏电阻便进入上升区，压敏电阻此时呈现一个很小的线性电阻，其伏安特性进入线性区。压敏电阻在该区域已经失去抑制过电压，吸收或释放浪涌能量，时间一长压敏电阻就会过热烧毁甚至会炸裂。

总上所述，压敏电阻正常工作在预击穿区，受到浪涌冲击时进入击穿区，一般不会让其工作在上升区···

压敏电阻有氧化锌，碳化硅，金属氧化物，锗，钛酸钡等多种材料的种类。一般常用的是氧化锌··

白天忙着项目，晚上有时间更新下，大家别着急，我尽快更新完···

继续···

压敏电阻的主要特性：

1.压敏电压，用固定的1mA电流流过压敏电阻时其两端所产生的电压值。电压范围一般在10V-9000V之间，可根据具体的使用情况来选取。一般选取原则为压敏电压=1.5*Vp～2.2*Vac之间，式中Vp是直流工作电压，实际交流输入时要乘以根号2，Vac为额定电源输入。比方一个输入110Vac的电压，那么选取的压敏电压=1.5*1.414*110～2.2*110=233～242V，可以选则270的压敏电阻。

另外不同厂家压敏电压的定义不同，选择是要仔细看看厂家的说明书及产品命名规则，或向厂家询问清楚。比如，EPCOS的S20K250，型号中的250指的是最大交流工作电压有效值，那么最大直流工作电压为320V，而对应的压敏电压为为390V。这里标的是最大交流电压有效值，而有的会标压敏电压，比方国产的型号MYG20G20K221，里边的221表示其压敏电压为220V，（这里采用科学计数法），对应的最大交流有效值为140V，最大直流电压为180V。

2最大通流能力，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过± 10％时的最大脉冲电流值。一般选择的压敏电阻要小于手册中给出的最大通流能力。

其实好多时候直径就可以大概的知道该压敏电阻的最大通流能力，上边EPCOS的S20K250中的S20指的是该压敏电阻的直径为20mm，其标称通流能力为2000A，那么标称S10K250是不是就是标称1000A？结果是否定的，一般其同一些列的产品，通流能力和压敏电阻的面积成正比，那么S10K250的通流能力只有S20K250的四分之一，为500A，S14对应的是1000A的产品，S07是250A，S05只有100A···

3.结电容，指压敏电阻两电极间呈现的电容，在几pF～几百nF的范围内。体积越小，压敏电压越高，电容越小。可见其结电容是不小的，高频应用的时候要注意了···

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继续，上边说了下压敏电阻的主要特点，及选用方法。今天讲下压敏电阻的缺点，主要缺点是在反复的过压下会逐渐老化并具有相当大的动态电阻。

压敏电阻在反复的过压情况下，器件会迅速老化，减弱了其有效钳位作用。并且老化以后不宜测量出来。另外，压敏电阻相当高的动态电阻，一位着它对大电流瞬变情况的钳位作用很小的。

压敏电阻的实效模式通常是短路，为了防止压敏电阻的失效造成电源短路而起火，可以在每个压敏电阻上串联一个保险管。当压敏电阻失效时，它所产生的热量把保险管熔断，从而使失效的压敏电阻与电路分离，确保设备的安全。也可以把压敏电阻和上边说的气体放电管串联使用，气体放电管一般实效后通常是断路。

以上就是压敏电阻的主要特性及参考选择方法。下边有时间谈谈电压瞬变抑制二极管(TVS)

电压瞬变抑制二极管又叫钳位型二极管，外形与普通二极管相同。但能吸收高达数千瓦的功率浪涌。它的主要特点是承受瞬间高能量脉冲时，能在极短的时间内（通常为10ms左右）由高阻状态转为低阻，把浪涌电压钳制到特定的水平，从而保护用电设备及元器件不被损坏。

瞬变抑制二极管允许的正向浪涌电流最大可达50-200A

瞬变抑制二极管有双向和单向之分，双向正反两个方向吸收瞬间大功率脉冲，适合于交流电路。单向的只是单方向吸收瞬间大功率脉冲，适合于直流电路。

请问在浪涌抑制里会使用发光二极管吗？

在曾经的设计中，对于浪涌在端口除了添加X电容和Y电容（没有大电解电容情况下），使用瞬态抑制二极管应该就够用了吧

梁版，请问下“当施加于压敏电阻两端的电压小于其钳位电压时，此时压敏电阻呈现很大的阻抗，漏电流很小，可视为短路，此时工作于预击穿区”；

我之前在其他地方看到：当施加于压敏电阻两端的电压小于其钳位电压时，此时压敏电阻呈现很大的阻抗，漏电流很小，应该为‘开’路吧？