气体放电管怎样选型

一、 GDT 参数选择步骤

关于GDT的选型上海雷卯EMC小哥引用“AC 220V线路进行2kV线间和4kV线对地的过电压防护”案例来阐述GDT的选型。

1. 续流电压

考虑AC 220V线路工作电压远大于续弧电压15V，因此不能直接只使用GDT进行防护，需要采取其他措施(如串联电阻或使用其他类型的保护器件)来避免续弧现象。

2. 直流击穿电压

直流击穿电压选择多大需根据以下计算得出：线路正常运行电压峰值(交流线路需将有效值转换为峰值)故220V×1.414=311.08V,最小直流击穿电压 min(ufdc)应当大于等于线路正常运行电压峰值 (Up) 的1.8倍则1.8×311.08V=559.944V，可以选择一个接近但不低于560V的直流击穿电压。例如，选择600V的直流击穿电压的GDT。

3. 后级器件耐压值

GDT的脉冲击穿电压需要基于后级电路中元件的耐压能力来确定。后级保护器件的耐压应当大于GDT的脉冲击穿电压，以确保电路安全。这一部分的具体数值需要根据后级电路的设计来决定。

4. 通流容量

首先确认测试波形，一般是8/20us和10/700us 2种波形，通流容量大小选择：假设浪涌电压完全出现在内阻上，则通流容量为 2000V/2Ω = 1000A，为了确保GDT能承受这一级别的浪涌电流，所选GDT的通流容量至少应为1000A。

通过上述步骤，我们可以合理地选择并配置GDT以实现有效的浪涌保护。

二、GDT的应用

通常电源、高速信号等都可以使用GDT浪涌防护, 低电容可以保证信号传输，微信搜索上海雷卯微信公众号内可查看全套的防护方案。摘列示意图如下。

三、GDT的续流问题

当过电压施加于GDT两端时，其两端电压上升至足以引发气体放电，从而导通GDT。随着通过GDT的电流增加，放电状态会从辉光放电过渡到弧光放电。这两种放电状态都需要一定的维持电压才能持续。在过电压消失之后，理想的GDT应该立即断开，以恢复正常的工作状态，然而在实际应用中，如果电路的工作电压高于GDT的续流电压(也称为维持电压)，GDT可能会继续导通，形成续流现象。GDT的持续导通会导致电路短路，进而产生较大的电流，最终可能导致GDT或其他电路元件过热甚至损坏。

为了避免上述续流问题，上海雷卯建议采取以下措施之一或结合使用：

1. 串联限流电阻：在GDT与电路之间串联一个适当的电阻，以限制通过GDT的电流，降低续流的可能性。

2. 使用附加保护器件：压敏电阻可以在过电压事件发生时与GDT共同工作，而在正常工作条件下能够确保电路不受GDT续流的影响。

3. 选择具有较高续流电压的GDT，使得在正常工作电压下不易触发续流现象。提高续弧电压，并不是不续流，工作电压足够大，还是会续流，要注意这点。

四、上海雷卯既往客户的案例分析

产品背景：220V AC输入，满足浪涌8/20us和1.2/50us测试标准，差模6kV,共模10kV，绝缘耐压测试1750V，3S实验，但是浪涌共模10kV时，次级电解电容异常。

初始选型问题：初始设计中，考虑到绝缘耐压测试的要求，选择了直流击穿电压高达3600V的GDT。然而，这样的选择导致了残压过高(约5.1kV)，这与电路保护的需求产生了冲突。在浪涌测试过程中，次级电解电容器由于残压过高而受到损害。

解决方案 更换GDT：将GDT的直流击穿电压从3600V降低至2500V，以减小残压(大约2.8kV)，同时确保它能够承受绝缘耐压测试的要求。更换后的GDT在进行10kV共模浪涌测试时，次级电解电容器未再出现异常，测试通过。

安规测试：在安规测试中，通常要求移除过电压保护器件来进行绝缘耐压测试，以便准确评估线缆和绝缘外壳之间的耐压性能。然而，在某些行业中，如铁路行业，不允许移除保护器件，因为这种做法一般不符合现场实际情况。

结论：在本案例中，通过调整GDT的选择，上海雷卯成功解决了次级电解电容器在共模10kV浪涌测试中出现的问题。同时也综合考虑行业实践与安规标准之间的平衡。通过合理选择保护器件，并根据实际情况进行适当的调整，可以确保电路既符合安全标准又能在实际应用中提供有效的保护。

五、常见场景的浪涌防护GDT用料推荐