一、压敏电阻

压敏电阻为限压型器件，当两端施加工作电压时阻值很高，漏电流为μA级。随着端电压升高，压敏电阻阻值降低，端电压超过钳位电压后阻值急剧降低，漏电流可高达20~40KA，形成雷电泄放通道。当电压降低至工作电压后，压敏电阻的漏电流迅速减小，恢复原来状态。

开关电源常用的压敏电阻工作过程如下图所示。             

常用压敏电阻特性

随着工作时间的增加，尤其是多次泄放电流，压敏电阻漏电流逐渐增大。如果施加的电压为标称电压的90%时漏电流就达到1mA，就认为压敏电阻性能达不到要求，需要更换。基于此，可以比较容易地检测压敏电阻性能。一般要求压敏电阻能耐受In电流正反各冲击5次，耐受Imax电流正负各冲击一次，10%In电流冲击100次。

压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。     

1、所谓压敏电压，即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值，大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10－9000V不等。可根据具体需要正确选用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC，式中，Vp为电路额定电压的峰值。VAC为额定交流电压的有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为220V，则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=1.5××220V=476V，V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V，因此压敏电阻的击穿电压可选在470－480V之间。

使用XF30B-2型多功能校准仪输出可调的直流稳压电源（带短路保护），串联电流表（档位2mA）和压敏电阻，增加电压到电流表达到1mA时，即是压敏电压值。或如下图连接亦可：

2、漏电流Id。施加压敏电压*80%，漏电流≤20uA，时间＜5S。测试方法如1。

3、所谓通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过± 10％时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命，ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的通流量是很难精确计算的，则选用2－20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。 

二、气体放电管

气体放电管为开关型器件。当气体放电管两端施加的电压小于触发电压时，气体放电管为断路状态，基本无漏电流。当电压高于触发电压时，气隙被击穿，可认为短路。当两端的电压下降至工作电压以内时，气隙不能灭弧，继续有电流通过，这就是气体放电管的续流问题。气体放电管的灭弧电压很低，一般为20~50V，因此不能安装在火线与零线、火线与地线之间。

气体放电管的一般特性如下图。

目前业界比较通常的标准是单个驱动器的防雷等级在差模4KV，共模6KV，带外置防雷器可以达到差模10KV，共模10KV的防护等级，共模、差摸全保护：压敏电阻RL1，RL2分别与电源L、N并联，主要来钳位L、N线间电压，压敏电阻RL3，RL4与陶瓷气体放电管GT1串联后接地，主要是泄放共模雷击浪涌，RL6与GT6串联主要是泄放差模雷击浪涌，电路如下图所示。

实际在使用过程中，发现因为雷击损坏的情况并不多，更多的反而是疑似电网波动导致，从损坏驱动器的拆解可以看出，内部防雷电路的损坏有2种状态：第一种状态，用于实现电压钳位的压敏电阻是点击穿，能量明显从器件上某点爆裂而开;第二种状态，用于实现电压钳位的压敏电阻则是燃烧式毁坏。针对第一种情况，在实验室用浪涌发生器测试，通过加大模拟的浪涌电压，可以清楚重现这种单点式爆裂，第二种情况，在实验室也可以进行模拟，将驱动器的输入电压调高，在达到压敏电阻产生漏电流的时候会慢慢发热并烧毁。

一般电源厂商为了防止压敏电阻因为漏电流导致的发热烧毁，都会把压敏电阻的电压调整的较高，通常会用到621或者681等级的压敏电阻，这种等级的VDR，在输入电压达到390VAC或者420VAC时才会出现漏电流，但是这种设计的问题在于，因为PFC级的输出电容的电压往往选择450VDC/500VDC，如果输入电压真的长时间达到380VAC(530VDC)，那PFC的输出电解电容也会出现鼓包，漏液，这种设计本身并不能保证电源在输入电压达到380VAC以上时的安全性。而且因为VDR等级的提高，对雷击电压的吸收效果会减弱。综合考虑，VDR1，VDR2最好的选择是561，这样与电解电容的耐压匹配，又更有效的吸收了雷击的能量。同时在实际的工程实施中，在每段路的配电箱中应该加入过压保护装置，有效的保证输入电压不会因为电网波动，或者3相电的不均衡，而冲高到380VAC以上，从而损坏电源。

从内部设计看，电源厂商需要重点考虑VDR的降额使用，保证在符合国标要求的40次测试条件下，VDR不会因为大电流冲击次数过多，或者因为能量吸收产生的温升，而产生损坏情况。一般VDR厂家都会给出耐受冲击电流的大小与次数的关系，为了设计的安全性，需要谨慎考虑VDR厂家的推荐使用条件。

陶瓷气体放电管用于电源防雷器共模电路中将雷电流泄放入地，也可用在差模电路中与压敏电阻串联而阻断其漏电流。在信号防雷器中常用于第一级泄放浪涌电流，由于其反应速度慢，还要用第二级作限压保护。 

三、陶瓷气体放电管的选型

①在快速脉冲冲击下，陶瓷气体放电管气体电离需要一定的时间(一般为0.2～0.3μs，最快的也有0.1μs左右)，因而有一个幅度较高的尖脉冲会泄漏到后面去。若要抑制这个尖脉冲，有以下几种方法：

a、在放电管上并联电容器或压敏电阻;

b、在放电管后串联电感或留一段长度适当的传输线，使尖脉冲衰减到较低的电平;

c、采用两级保护电路，以放电管作为第一级，以TVS管或半导体放电管作为第二级，两级之间用电阻、电感或自恢复保险丝隔离。

②直流击穿电压Vsdc的选择：直流击穿电压Vsdc的最小值应大于可能出现的最高电源峰值电压或最高信号电压的1.2倍以上。

③冲击放电电流的选择：要根据线路上可能出现的最大浪涌电流或需要防护的最大浪涌电流选择。放电管冲击放电电流应按标称冲击放电电流(或单次冲击放电电流的一半)来计算。

④陶瓷气体放电管因击穿电压误差较大，一般不作并联使用。

⑤续流问题：为了使放电管在冲击击穿后能正常熄弧，在有可能出现续流的地方(如有源电路中)，可以在放电管上串联压敏电阻或自恢复保险丝等限制续流，使它小于放电管的维持电流。