SPD基礎(chǔ)知識，了解其如何保護設(shè)備免受浪涌電壓和雷擊影響
在電子設(shè)備日益復(fù)雜的今天，浪涌保護器（Surge Protective Device -SPD）作為抵御雷擊、靜電放電（ESD）和操作過電壓的核心元件，已成為電路設(shè)計中不可或缺的一環(huán)。
本文將全面解析SPD的工作原理、分類、關(guān)鍵參數(shù)及選型應(yīng)用，一起學習優(yōu)化電路保護設(shè)計知識。
一、什么是浪涌保護器（SPD）？
浪涌保護器（SPD）是一種通過限制瞬態(tài)過電壓和泄放浪涌電流來保護電子設(shè)備的裝置，廣泛應(yīng)用于電源系統(tǒng)、通信線路及工業(yè)控制等領(lǐng)域。其核心功能包括：
- 瞬態(tài)電壓鉗制：在納秒級時間內(nèi)將數(shù)千伏的浪涌電壓限制到安全水平。
- 能量泄放：通過非線性元件（如壓敏電阻、氣體放電管）將浪涌電流導(dǎo)入大地，避免設(shè)備損壞。
- 自恢復(fù)性：浪涌結(jié)束后自動恢復(fù)高阻態(tài)，無需人工干預(yù)。
二、SPD的分類與技術(shù)原理
根據(jù)工作原理和應(yīng)用場景，SPD可分為以下類型：
按技術(shù)原理分類
- 開關(guān)型SPD：基于氣體放電管（GDT）或火花間隙，通過電弧放電泄放大電流，適合高能量雷擊防護。
- 限壓型SPD：采用壓敏電阻（MOV）或瞬態(tài)抑制二極管（TVS），通過非線性電阻特性鉗制電壓，響應(yīng)速度更快（納秒級）。
- 組合型SPD：結(jié)合開關(guān)型和限壓型元件，兼顧能量吸收與快速響應(yīng)。
按用途分類
- 電源SPD：并聯(lián)于電源線路，用于低壓配電系統(tǒng)（如220/380V AC），典型場景包括建筑配電柜、工業(yè)設(shè)備電源端。
- 信號SPD：串聯(lián)于通信線路（如以太網(wǎng)、RS485），用于抑制高頻干擾和靜電脈沖，常見于工控和通信設(shè)備。
三、SPD的核心參數(shù)
| 參數(shù) | 定義與選型意義 |
|---|---|
| 最大持續(xù)工作電壓（Vmax） | SPD能夠承受的最大電壓，通常需與電力系統(tǒng)的額定電壓匹配 |
| 浪涌電流（Imax） | SPD能吸收的最大瞬時浪涌電流，通常以千安（kA）為單位 |
| 放電能力（In） | SPD能在多次浪涌沖擊下承受的最大重復(fù)放電能力 |
| 響應(yīng)時間（T1/T2） | SPD響應(yīng)過電壓的時間，越短越好，通常有T1（初級保護）和T2（次級保護）反應(yīng)時間 |
四、SPD的典型應(yīng)用場景
電源系統(tǒng)防護
- 建筑配電：在配電箱入口安裝SPD，抑制雷擊和開關(guān)操作引起的浪涌。
- 工業(yè)設(shè)備：保護變頻器、PLC模塊免受電機啟停產(chǎn)生的反向電動勢沖擊。
通信與信號線路
- 以太網(wǎng)防護：在交換機端口串聯(lián)信號SPD，抵御ESD和電快速瞬變（EFT）。
- 車載電子：為CAN總線、傳感器線路提供過壓保護，滿足AEC-Q200標準。
五、Boarden SPD解決方案
Boarden作為電路保護領(lǐng)域的創(chuàng)新者，提供全系列的浪涌保護器（SPD）產(chǎn)品，滿足不同環(huán)境和需求，包括電源、信號、戶外等多個領(lǐng)域的防護要求。
尤其在工業(yè)照明領(lǐng)域，工作環(huán)境復(fù)雜，雷擊和浪涌引發(fā)的損壞風險較高，因此，需要有效的SPD來增強產(chǎn)品的壽命和可靠性。
普通的SPD雖然能夠為部分LED應(yīng)用提供防雷保護，但針對復(fù)雜環(huán)境的需求往往存在局限性。為了滿足大多數(shù)LED設(shè)備的防雷要求，Boarden專注于定制關(guān)鍵元器件，并且在設(shè)計過程中保持開放態(tài)度，研發(fā)出一系列小型化、低保護電壓的新型SPD。
- 高可靠性：通過UL、CB、TUV、CAQ、CE等認證，耐受嚴苛環(huán)境測試，壽命持久。
- 防護等級：IP67。
- 定制服務(wù)：支持特殊電壓及防爆型號的快速定制開發(fā)。
- 推薦應(yīng)用：防爆燈、工礦業(yè)、路燈等。
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本文數(shù)據(jù)參考 Boarden 實驗室測試結(jié)果，部分內(nèi)容引自網(wǎng)絡(luò)。
