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Bourns推出第7代GDT系列“解压”神器

贸泽电子 来源:贸泽电子 作者:贸泽电子 2021-05-18 16:16 次阅读

随着电子产品功能的日益复杂以及应用场景的多样化,在使用中难免会遭受到瞬变能量的冲击,这时就需要电路保护元件上阵了。它们的作用是抑制这些“意外”出现的高电压或大电流,防止下游的敏感电路和元器件受到损坏。

通常电路保护元件分为过流保护和过压保护两大类,在过压保护元件中,气体放电管(GDT)是常见的一种。

新应用的新要求

GDT的工作原理是在一个玻璃或陶瓷封装的元件内注入气体,当元件两端金属电极间出现一个超出额定值的瞬态高电压时,就会将气体击穿形成导电通路,将很大的能量快速泄放掉。同时由于GDT的电容值很低,绝缘电阻高,基本没有漏电流,因此非常适合于高速数据通信线路和接口的保护。

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图1:GDT元件的结构(图源:Bourns

具体来讲,GDT一般是并联在电路中,平时不工作时处于大于1GΩ的高阻“断路”状态;当GDT两端的瞬态电压超过额定的直流击穿(DC Breakdown)电压时,元件内部的气体发生电离并导通;当电压超过脉冲击穿(Impulse Breakdown)电压时,GDT将处于完全导通状态,这时元件将维持在一个较低的电弧电压(Arc Vottage),通过电流放电将浪涌电流泄放掉;当瞬态事件结束之后,GDT又会恢复到最初的高阻状态。

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图2:GDT的电压击穿特性

(图源:Bourns)

从上述这个工作过程中我们可以看到,要想实现可靠而有效的过压保护,GDT就需要满足以下几个特性:

高可靠性:能够在发生瞬态过压时,做出正确的响应,且不会受到外界环境的影响。

长寿命:元件需要具备足够的能量冲击耐受力,且在经过多次瞬变能量冲击后,元件的性能不会发生劣化。

导通(Turn-On)速度:做出保护反应的“动作”要足够快,尽可能减少瞬变能量对下游电路的影响。

值得注意的是,随着电子产品的发展,GDT所面对的应用场景也在发生着变化。一个明显变化就是今天的电子系统集成度越来越高,其中的关键器件工作电压也越来越低,因此对于瞬态过压也越来越敏感,这就需要有新一代的GDT产品去满足这些新的需求,比如在导通速度上就要更进一步,以期将电压抑制在更低的水平上。

值得信赖的新方案

为此,Bourns推出了第7代GDT系列——5mm 2电极GDT25系列,由于采用了新的电极形状、内部几何结构以及电机发射镀层系统,这些新的过压保护元件具有更快的响应速度、更高的额定浪涌电流、更小的体积,四个防护等级(直流击穿电压分别为75V、90V、350V和600V),能够满足不同的应用需求。用于快速进行原型测试。

GDT25系列产品的优势究竟体现在哪里,且听我们慢慢道来。

首先,GDT25系列具有更低的脉冲击穿电压和直流击穿电压,当其用作多级电路保护系统中的初级过压防护时,更低的击穿电压意味着允许受保护的下游电路中可以使用外形更小、电压更低的器件,降低整体的BOM成本。

图4中展示了根据ITU K.12标准,GDT25系列元件和其他竞品在1KV/μs脉冲冲击下的测试结果,GDT25更低的击穿电压优势,一目了然。

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图4:在脉冲击穿电压方面,GDT25系列与竞品的比较

(图源:Bourns)

其次,GDT25系列具有更快的导通能力,可以快速限制高电压和大电流侵入下游电路,与其他保护元件配合使用,可以构成更加完备的多级电路保护体系。

在图5给出的一个RS-232接口多级保护案例中,Bourns的TUB元件(TBU-CA065-200-WH )和TVS二极管(SMBJ26CA)分别承担着次级电路保护中过流和过压保护的角色,而在初级电路保护中,GDT25凭借快速响应的特性,可以将电压限定在TBU允许的安全范围内,以达到整体设计规范的要求。

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图5:RS-232多级保护系统

(图源:Bourns)

再有,GDT25继承了Bounrs GDT产品低电容的一贯优势,仅有0.6pF@1MHz,进一步降低了高速IO线路的损耗,这也是其一个突出的亮点。

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图6:GDT25系列产品主要特性一览

(图源:Bourns)

最后,在可靠性和使用寿命方面,GDT25表现出了在大电流冲击下的出色耐受力。这一点从两个重要参数中可以看出:交流耐受电流和冲击耐受电流。前者通常是指GDT能够耐受交流电流放电1秒钟/次、放电10次的电流额定值;后者则是指在GDT上施加规定波形和规定次数的脉冲电流(如8/20μs下的10次冲击),而不会对其直流击穿电压和绝缘电阻造成明显影响的电流峰值。从图7中的数据可以看到GDT25系列产品在这方面的表现可圈可点。

特别是加强的交流放电电流耐受能力,使得GDT25可以有效防护意外接触交流电源线引起的瞬变电压,适应更多的应用环境要求。此外,GDT25还具有更低的电弧电压,这也有利于延长GDT的使用寿命,减少能量耗散。

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图7:GDT25系列的直流和交流电流耐受力

(图源:Bourns)

按照优秀GDT产品的标准一一对照,我们不难看出,Bourns的GDT 25系列是值得信赖的过压保护元件。与其他元器件相比,GDT的技术升级迭代不是那么频繁,但是体现在GTD 25身上的诸多“精雕细琢”,还是会让人感到惊艳,忍不住将其收入BOM中。如果你的设计也在为那些不期而遇的瞬变高压而烦恼,GDT 25这款“解压”神器一定少不了。

原文标题:瞬变高压来了!别慌,Bourns给你“解压”神器~

文章出处:【微信公众号:贸泽电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

责任编辑:haq

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原文标题:瞬变高压来了!别慌,Bourns给你“解压”神器~

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