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CSSPD

第19卷　第3期电子器件　V o l.19,N o.3 1996年9月Jou rnal of E lectron D evices Sep tem ber.,1996 CSSPD型固体放电管及其应用

唐国洪

(东南大学,南京210096)

摘要　本文扼要介绍了新一代防雷电涌保护器件——CSSPD型固体放电管的一系列独特优点、工作特性、电学参数和应用实例。固体放电管与气体放电管相比,由于其具有突出的性能

价格比优势,可以预见,未来保护器件的主角是非固体放电管。

关键词:防雷电浪涌、保护器件、固体放电管、应用

中图分类法:TN335,TN345,TN08

一、概　述

固体放电管是新一代抗电涌保护器件。众所周知,通讯系统程控交换机总配线架的初级保护至关重要。初级保护的主要作用是防雷击、抗电力感应和对电力线碰触进行保护。长期以来,初级保护主要采用气体放电管作为抗电涌保护器件。但气体放电管存在响应慢、击穿电压浮动大,慢性漏气和有光敏效应等缺点,更为严重的是存在“开路失效”的致命弱点,使得初级保护失去作用。固体放电管与传统的气体放电管相比,则具有响应快、漏电小,性能稳定、重复抗电涌能力强,寿命长等一系列优点,更为突出的是它具有“短路失效”的特点,完美地解决了气体放电管“开路失效”的问题,的确令人耳目一新。

国际上,发达国家已开始采用固体放电管代替原来几乎一统天下的气体放电管,虽然目前固体放电管的价格暂高于气体放电管,但就性能价格比而言,固体放电管是无与伦比的。可以预见,在未来的时代,真正能在保护器件中充当主角的,毫无疑问非固体放电管莫属。

二、电流电压特性

固体放电管是一种双向二端电流型硅电涌保护器件(Cu rren t typ e Slicon Su rge P ro tec2 tive D evices简写为CSSPD),当外加电压未达到CSSPD的击穿电压时,CSSPD呈现高阻抗(大于2000M8),漏电电流极小(50V时小于1ΛA)。当外电压达到击穿电压V BR时,电流陡增。当外电压进一步加大时,进入负微分电导区(d I d V<0),此时电流极大,导通电阻极小。其特性曲线如图1所示。

图1　CSSPD 的I -V 特性

随着电涌减小,通过CSSPD 的电流逐步回流,当下降至维持电流I H 时,CSSPD 从低阻态瞬变为高阻态,这就完成了一次放电过程。

三、电参数

表1和表2所示为汤姆逊(THOM SON )公司生产的CSSPD 系列固体放电管的电参数表。

表1　CSSPD 系列电参数

符号

电参数测试条件

数值单位I PP 1峰值脉冲电流10×1000Λs 100次 1m s

100A I PP 2保护临界值8×20Λs 10kA I TS M

不重复导通浪涌峰值电流50H z ,2s

10A d i d t 导通电流临界上升率不复重30A Λs d V d t

导通电电临界上升率

67%　V BRm in

1kV s

T a 存贮温度　<150℃T

最高结温

150

℃

051电子器件第19卷

表2

　产品代号I R Mm ax

V RM

V BRm in

I R

V BOm ax

I BOm in

I Hm in

Tm ax

C m ax

单位　ΛA

V V mA V mA mA V PF 测试条件　

V RM

200V

I R

1mA V BR

38050H

V BO

I T

I T :5A T P :100Λs

1M H z 0V 规范值

SA 10010170～225

200～2651265～4002002604200THBT 200S 10　20012902001504200THD T 58S

200

150

400

注:V RM ——阻断电压,I R M ——阻断电流,V BR ——击穿电压,I R ——击穿时电流,V BO ——转折电压,

I BO ——转折电流,I H ——维持电流,V T ——开通电压,C ——器件电容。

四、应用实例

CSSPD 型固体放电管主要用作线对地或线间保护,如图2所示。当线地或线间电压达

到CSSPD 的击穿电压时,它将进入低阻工作状态,这时它的开通电压很低,从而实现对被

保护元器件和设备的保护作用。

如前所述,CSSPD 型固体放电管具有一系列优点,被广泛应用于各种保护电路和触发电路中。

图2　固体放电管作线地和线间保护

下面举例说明CSSPD 的应用原理。1.程电话交换设备的多级保护

采用CSSPD 可以实现现代电话交换设备的多级保护,如图3所示。第一级保护采用SA -100设于交换机总配线架前,SA -100是一种双向保护器件,具有寿命长、响应快、漏电

小、重复抗电涌能力强等特点,电压保护范围为200～265V 。第二级保护采用THB T 200S ,设于振铃继电器之前,第三级保护采用THD T 58S ,设于用户卡之前。后二种保护器件是专为保护

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用户线路卡及终端设备的,对用户线接口电路收发信号引起过压时作过压保护

。

图3　程控电话交换设备的保护电路

2.通信机如电子交换机、传真机、数据传送机等的抗雷电浪涌保护(见图2)。

3.通信电路交换输入线混触保护(见图2)。

4.各种L S I C 的输入保护(见图2)。

5.家用电器的过压保护(见图4)

。

图4　电冰箱主电路原理图

图4所示为电冰箱的主电路原理图。CSSPD 在电路中起过压保护作用,当电源电压超过CSSPD 的转折压V BO 时,CSSPD 导通并进入低电阻低压大电流工作区,保险丝熔断,使电路避免高电压冲击,从而保护了压缩机和电路的其它部分。同理,CSSPD 在彩电开关电源电路中可以起过压保护作用。

6.CSSPD 在高压钠灯触发器中起开关作用。

图5为高压钠灯工作电原理图。高压钠灯为冷起动,但需1000～2500V 的高启动电压,点燃后则在较低的电压下工作。它具有负的伏安特性并要求有镇流器,所以钠灯的启动电路包含电感镇流器和高压脉冲形成电路。图5中采用SCR 作开关器件,由触发电路产生一个控制脉冲电流使SCR 触发作开关动作,使电容器充放电,在镇流器件中产生高压脉冲,使钠灯点燃。钠灯点燃后,触发器上电压降低,停止工作。

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图5　采用SCR 作开关器件的图6　采用CSSPD 作开关器件的

高压钠灯电原理图高压钠灯电原理图

图6是采用CSSPD 为开关器件的高压钠灯工作电原理图。CSSPD 与电容器C 构成触发器主电路。当电源对C 充电至CSSPD 的转折电压V BO 时,CSSPD 导通,C 通过CSSPD 和线圈放电至CSSPD 的V BO 以下时,CSSPD 截止,电源又对C 充电,重复上述过程。在C 充放电过程中,在镇流器中将产生高压脉冲,使钠灯点燃。同样,CSSPD 也可用于高压氙灯的起辉器电路中。

综上所述,采用CSSPD 作开关器件的电路具有电路简、重量轻、体积小、功耗低等优点,且电路性能稳定,可靠性高。

由CSSPD 的应用实例可以看出,固体放电管具有一系列独特的优点,有着广泛的应用领域和潜力,可以预见,不久将来,保护器件的主角非固体放电管莫属,它将获得广泛的应用。

参考文献:略

The CSSPD Type of Sol id D ischarge

Tube And Its Appl ica tion

T ang Guohong

sou theaot U n iversity N angj ing 210096

Abstract T h is p ap er gives a b rief descri p ti on of a new typ e of device p reven ting su rge of thunder and electricity ,CSSPD typ e so lid discharge tube .

Its distinctive advan 2

tages ,op erati on characteristic ,electrical p aram eters and its p ractical app licati on s are in 2troduced .Com p ared w ith gas discharge tube ,it is m ueh better in the rati o of p refo rm ance to co st ,w e can exp ect that the so lid discharge tube w ou ld p lay the leading ro le in the fu 2tu re am ong the p ro tecting devices

.Key W o rds :p reven ting w u rge of the thunder and electricity p ro tecting devices so lid discharge tabe app licati on

EEACC :　2530R ,2560R ,2360C

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