一、關(guān)于浪涌電流的解釋
在使用器件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行瞬變干擾抑制的時(shí)候，前提需要清楚使用的場(chǎng)合跟測(cè)試的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。繼續(xù)上一次推送，先對(duì)《GB/T 17626.5 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》進(jìn)行分析，規(guī)范規(guī)定了不測(cè)試電壓等級(jí)、不同形狀的開(kāi)路電壓及短路電流測(cè)試波形：
對(duì)于連接到對(duì)稱通信線的端口，使用開(kāi)路電壓波形為10/700μs（波前時(shí)間10μs，半峰時(shí)間700μs）的組合波發(fā)生器，這種發(fā)生器對(duì)應(yīng)的短路電流波形為5/320μs。
而對(duì)于連接到電源線和短距離信號(hào)互連線的端口，使用1.2/50μs的組合波發(fā)生器，這種發(fā)生器對(duì)應(yīng)的短路電流波形為8/20μs。
這兩種波形本身不矛盾，數(shù)值上的線性是由于發(fā)生器有效輸出阻抗固定為2×(1±10%)Ω，但二者的出現(xiàn)是相互對(duì)立的。測(cè)試時(shí)浪涌發(fā)生器輸出波形的判定取決于負(fù)載設(shè)備端口的輸入阻抗。當(dāng)作為負(fù)載的被測(cè)設(shè)備端口呈現(xiàn)高阻抗（如端口沒(méi)有保護(hù)電路，或保護(hù)電路斷開(kāi)或未開(kāi)始工作）時(shí)，判定標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)定的開(kāi)路電壓波形；當(dāng)作為負(fù)載的被測(cè)設(shè)備端口呈現(xiàn)低阻抗（如保護(hù)電路短路）時(shí)，判定標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)定的短路電流波形。
二、關(guān)于氣體放電管
壓敏電阻的峰值電流承受能力確實(shí)很大，但是相對(duì)其箝位效果比較差，箝位電壓會(huì)比較高；于此同時(shí)由于箝位吸收引起的發(fā)熱會(huì)使得其本身結(jié)構(gòu)受損，浪涌沖擊次數(shù)的增加，其漏電流會(huì)增大。
氣體放電管是雷擊浪涌抑制兩大類器件中“開(kāi)關(guān)型器件”的代表。放電管本身的寄生電容較小，可看成低電容的對(duì)稱開(kāi)關(guān)，當(dāng)放電管兩端的電壓高于擊穿電壓，開(kāi)關(guān)打開(kāi)直接將浪涌能量泄放到地。
1、氣體放電管結(jié)構(gòu)
氣體放電管（GDT）又稱陶瓷氣體放電管，由金屬電機(jī)與陶瓷管殼組成的密封氣體放電器件，有二極管與三級(jí)管，一般用于對(duì)地的過(guò)電壓保護(hù)。具體來(lái)講，它是采用金屬化陶瓷絕緣管殼及電焊接技術(shù)，將少量氣體（主要是稀有氣體氖、氬）封閉在內(nèi)部。通過(guò)改變內(nèi)部氣體壓力、電機(jī)涂層材料成分及電極間距，可以改變GDT的直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、工頻耐流能力及壽命等。
氣體放電管工作過(guò)程可解釋為：A、當(dāng)加在氣體放電管兩端電壓超過(guò)擊穿電壓時(shí)，放電管氣體被電離，放電管開(kāi)始放電。放電管兩端的電壓迅速下降至輝光放電電壓，管內(nèi)電流開(kāi)始升高（70~150V，與管子性質(zhì)有關(guān)，下同）。B、管內(nèi)電流進(jìn)一步增大，放電管內(nèi)部稀有氣體進(jìn)入放電狀態(tài)，此時(shí)管子兩端電壓很低（10~35V），這個(gè)狀態(tài)會(huì)保持一段時(shí)間。C、當(dāng)流過(guò)GDT的電流降到維持放電狀態(tài)的電壓一下（10~100mA），放電停止，放電結(jié)束，恢復(fù)原來(lái)電壓值。
放電過(guò)程由于稀有氣體放電消耗能量很小，氣體放電管本身?yè)p耗能量很小，能量基本泄放到地。因?yàn)闅怏w放電需要一個(gè)過(guò)程，所以氣體放電管的相應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，一般幾百ns甚至μs。
2、特征參數(shù)
氣體放電管的工作過(guò)程是：當(dāng)電壓超過(guò)擊穿電壓時(shí)，氣體放電管放電，并將浪涌能量直接泄放到地，等管子電流低于放電電流時(shí)，結(jié)束放電。常作為選型考慮的有下面一些參數(shù)：
1）直流擊穿電壓（DC spark-overvoltage）：系統(tǒng)工作在一個(gè)低上升率（測(cè)試波形dv/dt≤100V/s）電壓波形時(shí)測(cè)得的擊穿電壓，一般是一個(gè)電壓區(qū)間。代表了受保護(hù)系統(tǒng)可正常工作范圍。
2）沖擊（或浪涌）擊穿電壓（Impulsespark-over voltage）：系統(tǒng)工作在一個(gè)高上升率（1kV/μs，或用100 V/μs 、5kV/μs）電壓波形時(shí)測(cè)得的擊穿電壓，一般是一個(gè)電壓區(qū)間，代表了一般防護(hù)時(shí)的擊穿電壓。
3）標(biāo)稱放電電流（使用壽命Service life）：
①通過(guò)50Hz交流電流的額定有效值，通常規(guī)定放電10次（每次放電時(shí)間1s）可通過(guò)最大電流有效值、單次（放電0.18s，連續(xù)9個(gè)周波）使用可通過(guò)最大電流有效值。
②8/20μs波形的額定放電電流，通常規(guī)定單次使用可通過(guò)最大放電電流值、放電10次可通過(guò)最大電流。
4）絕緣電阻（Insulationresistance）：放電管未著火時(shí)，放電管的絕緣電阻值。一般對(duì)90V和150V的放電管測(cè)試用50V（DC）；其余規(guī)格的放電管測(cè)試電壓用100V（DC）。要求絕緣電阻為1~10GΩ。
5）電容（Capacitance）：放電管電極間電容，一般在2~10pF。
3、使用注意事項(xiàng)
作為瞬變干擾抑制保護(hù)器件，氣體放電管選型同樣要保證接入電路可以對(duì)浪涌電壓進(jìn)行箝位，又要保證不能影響電路正常工作過(guò)程。綜合來(lái)講有幾個(gè)點(diǎn)：
1）受保護(hù)電子設(shè)備的正常工作電壓要保證低于氣體放電管的直流擊穿電壓最小值，且有一定余量。
2）氣體放電管的吸收能力強(qiáng)，但是吸收速度很低（0.1~0.3μs），適合作為第一次對(duì)于浪涌大能量的初級(jí)吸收，或配合壓敏電阻一起使用。
3）氣體放電管在浪涌過(guò)電壓過(guò)去之后，不能馬上熄弧，特別是當(dāng)保護(hù)線路由低阻抗的電源供電時(shí)（如由50Hz交流電網(wǎng)供電），由于起弧后放電管也是低電阻，導(dǎo)致分壓均勻，熄弧不能馬上實(shí)現(xiàn)，實(shí)際流過(guò)電流可能超過(guò)限值很多倍。續(xù)流時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就容易出現(xiàn)過(guò)載而爆裂。對(duì)于直流電供電的高阻抗就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。故使用時(shí)應(yīng)分析端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性。
4）焊接掰動(dòng)引腳時(shí)，同樣應(yīng)該注意先固定引腳，防止操作過(guò)程損傷GDT內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
5）電極引線長(zhǎng)度對(duì)限壓同樣有很大影響。由于引線存在寄生電感以及電阻，瞬態(tài)大電流會(huì)引起瞬間高壓，不利于設(shè)備保護(hù)；PCB走線同樣也需要短而寬的走線，使得電路截面積盡可能大。
4、應(yīng)用電路：
1）單只使用：將線上的浪涌能量泄放到大地。一般線地之間使用單只氣體放電管，可使用兩只二極管或一只三極管，但實(shí)際上兩只二極管不如一只三極管好。首先，兩只氣體放電管的體積比單只三極管的電路體積更大。其次，兩只二極管結(jié)構(gòu)特性無(wú)法完全一致，放電必定有先后，會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)差模過(guò)壓的現(xiàn)象；而三極管不論兩邊是否有差異，當(dāng)其中一側(cè)開(kāi)始放電，內(nèi)部氣體電離產(chǎn)生的自由電子會(huì)迅速擴(kuò)散并引起另一部分迅速放電，使得兩條線同時(shí)泄放能量。
注意：直接使用氣體放電管進(jìn)行共模浪涌抑制的時(shí)候，應(yīng)保證氣體放電管放電導(dǎo)通殘壓大于線間的壓差的1.7倍，保證氣體放電管在吸收浪涌后不會(huì)因?yàn)閮啥穗妷哼^(guò)高而導(dǎo)致續(xù)流。
為了避免氣體放電管放電后電流持續(xù)，當(dāng)線地之間電壓差值較大時(shí)，也可以在放電管上串聯(lián)壓敏電阻等器件限制續(xù)流。這樣做雖然使得兩條輸入線的浪涌抑制方式有異，但是可以使得浪涌過(guò)后流過(guò)氣體放電管電流小于放電管的維持電流，而非將氣體放電管直接串聯(lián)在高壓線與大地之間。
2）與壓敏電阻配合使用：由于放電管存在殘留電壓，如果選擇殘留電壓較高的放電管（以滿足最高輸入電壓的1.7倍），放電管的點(diǎn)火擊穿電壓也會(huì)很高，這可能對(duì)一些要求保護(hù)電壓比較低的設(shè)備也起不到過(guò)壓保護(hù)作用，為此可以選用殘留電壓比較低的放電管與壓敏電阻串聯(lián)使用，這樣可以降低浪涌電壓的門(mén)檻，同時(shí)放電管對(duì)壓敏電阻也起到一定的保護(hù)作用（加到壓敏電阻兩端的電壓相對(duì)變小了）。
此外，由于壓敏電阻本身較大的寄生電容，導(dǎo)致它有較大的漏電流，而氣體放電管漏電流很小，使得系統(tǒng)幾乎沒(méi)有漏電流。沒(méi)有瞬變電壓時(shí)，GDT將MOV與系統(tǒng)隔開(kāi)，使得支路漏電流極低。當(dāng)過(guò)壓時(shí)，由于放電管發(fā)電的壓降很低，此時(shí)放電管放電，此時(shí)主要由壓敏電阻起作用。干擾過(guò)去后又恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)將壓敏電阻與大地隔開(kāi)。如果壓敏電阻在吸收浪涌能量過(guò)程出現(xiàn)短路失效，也可以通過(guò)氣體放電管隔開(kāi)。
另外，在通訊電路中，壓敏電阻必須要與放電管串聯(lián)起來(lái)使用，因?yàn)閴好綦娮璧姆植茧娙莘浅４螅◣装貾F到幾千pF），而放電管的分布電容非常?。ㄖ挥袔譸F），不會(huì)對(duì)信號(hào)造成短路。
3）由于制造時(shí)的參數(shù)差異性，氣體放電管最好不要進(jìn)行并聯(lián)使用。
