一、浪涌电流说明
使用设备抑制系统瞬态干扰时，前提需要明确使用的场合和测试的规范和标准。继续上一推，先分析《GB/T 17626.5 电磁兼容试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验》，规范规定了不同形状的开路电压和短路电流的测试波形：
对于连接到对称通信线路的端口，使用开路电压波形为10/700s(波前时间为10s，半峰时间为700s)的组合波发生器，其对应的短路电流波形为5/320 s
对于连接电源线和短距离信号互连线的端口，使用1.2/50s的组合波发生器，其对应的短路电流波形为8/20 s。
这两个波形本身并不矛盾，它们的数值线性是由于发生器的有效输出阻抗固定在2(110%)，但它们的外观彼此相反。浪涌发生器输出波形的确定取决于负载设备端口的输入阻抗。当被测设备作为负载的端口呈现高阻抗时(如端口无保护电路，或保护电路断开或不开始工作)，判定标准为规定的开路电压波形；当作为负载的被测设备端口呈现低阻抗时(如保护电路短路)，判断标准是规定的短路电流波形。
二、关于气体放电管
压敏电阻的峰值电流承受能力确实很大，但是它的箝位效果比较差，箝位电压会比较高。同时箝位吸收引起的发热会破坏自身结构，泄漏电流会随着浪涌次数的增加而增加。
气体放电管是开关设备在两种雷电浪涌抑制装置中。放电管本身的寄生电容很小，可以看作是一个低电容的对称开关。当放电管两端电压高于击穿电压时，开关断开，将浪涌能量直接泄放到地。其抑制效果可以用下图形象地表示出来：
1、变阻器结构
气体放电管(GDT)，又称陶瓷气体放电管，是由金属电机和陶瓷管壳组成的密封气体放电器件。其结构如下图所示。它有一个二极管和一个二极管，一般用于对地过压保护。具体来说，它采用金属化陶瓷绝缘管壳和电焊技术将少量气体(主要是稀有气体氖和氩)密封在里面。通过改变内部气压、电机涂层材料成分和电极间距，可以改变GDT的DC击穿电压、冲击击穿电压、工频电流电阻和使用寿命。
气体放电管的工作过程可以解释为：A、当气体放电管两端施加的电压超过击穿电压时，放电管内的气体被电离，放电管开始放电。放电管两端电压迅速下降到辉光放电电压，管内电流开始上升(70~150V，与管的性质有关，下同)。b、管内电流进一步增大，放电管内的稀有气体进入放电状态。此时灯管两端电压很低(10~35V)，这种状态会保持一段时间。c、当流过GDT的电流下降到维持放电状态的电压(10~100mA)时，放电停止，放电结束，恢复到原来的电压值。
在放电过程中，稀有气体放电消耗的能量很少，气体放电管本身消耗的能量也很少，能量基本都排到了地。因为气体放电需要一个过程，气体放电管对应的时间比较长，一般几百ns甚至 s。
2、特征参数
气体放电管的工作过程是：当电压超过击穿电压时，气体放电管放电，将浪涌能量直接释放到地面。当管电流低于放电电流时，放电结束。选型时通常会考虑以下参数：
1) DC火花过电压：击穿电压vo
3)额定放电电流(使用寿命):
通过50Hz交流电流的额定有效值，通常规定10次放电(每次放电时间为1s)后可通过电流的最大有效值，单次放电(放电0.18s，连续9次循环)后可使用电流的最大有效值。
对于8/20 s波形的额定放电电流，通常规定单次使用可通过最大放电电流值，10次可通过最大放电电流值。
4)绝缘电阻：放电管不着火时的绝缘电阻值。90V和150V放电管测试一般用50V(DC)；其他放电管的测试电压为100V(DC)。绝缘电阻要求为1 ~ 10g 。
5)电容：放电管电极间的电容，通常为2~10pF。
另外需要注意的是，气体放电管标注的击穿电压一般是击穿电压区间中间的电压值。比如之前用TDK的气体放电管，规格是800V，实际工作击穿电压是一个电压区间。其产品规格有以下标志：
3、使用注意事项
作为瞬态干扰抑制和保护器件，气体放电管的选择还应保证接入电路能箝位浪涌电压，不影响电路的正常工作过程。总的来说，有几点：
1)被保护电子设备的正常工作电压应低于气体放电管的最低DC击穿电压，并留有一定的裕度。
2)气体放电管吸收能力很强，但吸收速度很低(0.1~0.3s)。它适用于浪涌能量的第一次初级吸收，或者可以与变阻器一起使用。
3)浪涌过电压过去后，气体放电管不能立即灭弧，特别是保护电路由低阻抗电源供电时(如50Hz交流电网)。由于起弧后放电管电阻较低，分压均匀，不能立即熄灭电弧，实际流过的电流可能会超过限值很多倍。如果持续流动时间过长，很容易过载爆裂。DC电源的高阻抗就不存在这个问题。因此，使用时应分析端口网络的阻抗特性。
4)焊接卡销时，还应注意先将销固定，以防止GDT内部结构在运行中受损。
5)电极引线的长度对限压也有很大影响。由于引线中存在寄生电感和电阻，瞬时大电流会造成瞬时高电压，不利于设备保护；PCB走线也需要短而宽的走线，使电路的截面积尽可能大。
4、应用电路：
1)单一用途：将线路上的浪涌能量释放到大地。通常，在线路和地之间使用单个气体放电管。两个二极管或者一个三极管都可以，但其实两个二极管还不如一个三极管。首先，两个气体放电管的体积比单个三极管的体积大。其次，两个二极管的结构特征可以不能完全一致，放电必须按顺序进行，这样会导致瞬态差模过电压。但不管三极管的两边有什么区别，当三极管的一边开始放电时，内部气体电离产生的自由电子会迅速扩散并引起另一部分快速放电，这样两条线同时释放能量。
注意：气体放电管直接用于共模浪涌抑制时，应保证气体放电管的残压大于线间电压差的1.7倍，这样气体放电管吸收浪涌后，不会因两端电压过高而造成续流。
为了避免气体放电管放电后产生持续电流，当线路与地电压差较大时，可以在放电管上串联一个变阻器等器件来限制续流。虽然这使得两个输入线的浪涌抑制方法不同，但是浪涌之后流过气体放电管的电流小于放电管的保持电流，而不是将气体放电管直接串联在高电压和高电流之间
2)与压敏电阻配合使用：由于放电管中存在残压，如果选择残压较高(最大输入电压的1.7倍)的放电管，放电管的点火击穿电压也会较高，可能无法保护一些保护电压较低的器件。因此，可以将残压较低的放电管与压敏电阻串联使用，这样可以降低浪涌电压的阈值，同时放电管也起到一定的保护压敏电阻的作用(压敏电阻两端施加的电压
此外，由于压敏电阻本身寄生电容较大，其漏电流较大，而气体放电管的漏电流很小，使得系统几乎没有漏电流。当没有瞬态电压时，GDT将MOV从系统中分离出来，使得支路漏电流极低。过压时，由于放电管产生的压降很低，此时放电管放电，此时压敏电阻主要起作用。干扰过去后，它返回到切断状态，将变阻器与大地隔离。如果压敏电阻在吸收浪涌能量的过程中发生短路，也可以用气体放电管隔离。
另外，在通信电路中，压敏电阻必须与放电管串联使用，因为压敏电阻的分布电容很大(几百pF到几千pF)，而放电管的分布电容很小(只有几PF)，不会对信号造成短路。
3)由于制造参数的差异，最好不要并联使用气体放电管。
原标题：瞬态干扰吸收器件说明(二)——气体放电管[20220316]
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审计唐子红
