五种浪涌保护器的保护方法

浪涌保护方法

1. 并联连接在电源线上的浪涌保护器（SPD）

正常情况下，浪涌保护器内部的压敏电阻保持高阻抗状态。当电网遭受雷击或因开关操作产生瞬态浪涌时，保护器会在纳秒级内做出响应，使压敏电阻切换到低阻抗状态，迅速将过电压钳位到安全水平。如果浪涌或过电压持续时间过长，压敏电阻会老化并发热，从而触发热断开机制，以防止火灾并保护设备。

2. 串联滤波型浪涌保护器，串联于电源电路中

这些保护器为敏感电子设备提供清洁安全的电源。雷电浪涌不仅能量巨大，而且电压和电流上升速率也极其陡峭。虽然并联式浪涌保护器 (SPD) 可以抑制浪涌幅度，但无法使其陡峭的波前变平。串联滤波型浪涌保护器串联在电源电路中，利用金属氧化物压敏电阻 (MOV)（MOV1、MOV2）在纳秒级内钳位过电压。此外，LC 滤波器可将浪涌电压和电流上升速率的陡峭程度降低近 1000 倍，并将残余电压降低五倍，从而保护敏感设备。

3. 在相间和线路间安装电压钳位压敏电阻以限制浪涌过电压

这种方法适用于照明、电梯、空调和电机等具有较高浪涌耐受能力的设备。然而，对于现代高集成度的紧凑型电子设备，其效果则较差。例如，在单相 220V 交流系统中，压敏电阻通常安装在零线和地线之间，以吸收感应雷击尖峰。保护效果完全取决于压敏电阻的选择和可靠性。

钳位电压是根据电网峰值电压（310V）设定的，并考虑了以下因素：
- 20% 的电网波动，
- 10% 的元件公差，
- 15% 可靠性因素（老化、潮湿、高温）。
因此，典型的钳位电压范围为 470V 至 510V。低于 470V 的浪涌电压不受影响。

虽然标准电气设备（例如电机、照明设备）可以承受 1500V 交流电（峰值 2500V），但现代电子设备的运行电压范围为 ±5V 至 ±15V，最大容差低于 50V。低于 470V 的高频尖峰电压仍然可以通过变压器和电源中的寄生电容耦合，从而损坏集成电路。此外，由于压敏电阻的残余电压和引线电感，强烈的浪涌电压可能会将钳位电压推至 800V 至 1000V，进一步危及电子设备的安全。

4. 利用超隔离变压器增强保护（隔离法）

在电源和负载之间插入一个屏蔽隔离变压器，以阻隔高频噪声，同时确保次级绕组正确接地。共模干扰（相对于地）通过绕组间的电容耦合。初级绕组和次级绕组之间的接地屏蔽层可以转移这种干扰，从而降低输出噪声。

5. 吸收法

吸收型元件通过在电压超过阈值时从高阻抗切换到低阻抗来抑制浪涌。常见器件包括：
- 压敏电阻 – 电流处理能力有限。
- 气体放电管（GDT）反应迟缓。
- TVS二极管/固态放电管 速度更快，但能量吸收方面有所妥协。