五種突波保護器的保護方法

突波保護方法

1. 並聯連接在電源線上的突波保護器（SPD）

正常情況下，突波保護器內部的壓敏電阻保持高阻抗狀態。當電網遭受雷擊或因開關操作產生瞬態突波時，保護器會在奈秒內做出反應，使壓敏電阻切換到低阻抗狀態，迅速將過電壓箝位到安全等級。如果突波或過電壓持續時間過長，壓敏電阻會老化並發熱，從而觸發熱斷開機制，以防止火災並保護設備。

2. 串聯濾波型突波保護器，串聯於電源電路中

這些保護器為敏感電子設備提供清潔安全的電源。雷電突波不僅能量巨大，而且電壓和電流上升速率也極為陡峭。雖然並聯式突波保護器 (SPD) 可以抑制突波幅度，但無法使其陡峭的波前變平。串聯濾波型突波保護器串聯在電源電路中，利用金屬氧化物壓敏電阻 (MOV)（MOV1、MOV2）在奈秒內箝位過電壓。此外，LC 濾波器可將突波電壓和電流上升速率的陡峭程度降低近 1000 倍，並將殘餘電壓降低五倍，從而保護敏感設備。

3. 在相間和線路間安裝電壓箝位壓敏電阻以限制突波過電壓

這種方法適用於照明、電梯、空調和馬達等具有較高突波耐受能力的設備。然而，對於現代高整合度的緊湊型電子設備，其效果則較差。例如，在單相 220V 交流系統中，壓敏電阻通常安裝在零線和接地線之間，以吸收感應雷擊尖峰。保護效果完全取決於壓敏電阻的選擇和可靠性。

箝位電壓是根據電網峰值電壓（310V）設定的，並考慮了以下因素：
- 20% 的電網波動，
- 10% 的元件公差，
- 15% 可靠因素（老化、潮濕、高溫）。
因此，典型的箝位電壓範圍為 470V 至 510V。低於 470V 的突波電壓不受影響。

雖然標準電氣設備（例如馬達、照明設備）可以承受 1500V 交流電（峰值 2500V），但現代電子設備的運轉電壓範圍為 ±5V 至 ±15V，最大容差低於 50V。低於 470V 的高頻尖峰電壓仍可透過變壓器和電源中的寄生電容耦合，從而損壞積體電路。此外，由於壓敏電阻的殘餘電壓和引線電感，強烈的突波電壓可能會將箝位電壓推至 800V 至 1000V，進一步危及電子設備的安全。

4. 利用超隔離變壓器增強保護（隔離法）

在電源和負載之間插入屏蔽隔離變壓器，以阻隔高頻噪聲，同時確保次級繞組正確接地。共模幹擾（相對於地）透過繞組間的電容耦合。初級繞組和次級繞組之間的接地屏蔽層可以轉移這種幹擾，從而降低輸出雜訊。

5. 吸收法

吸收型元件透過在電壓超過閾值時從高阻抗切換到低阻抗來抑制突波。常見裝置包括：
- 壓敏電阻 – 電流處理能力有限。
- 氣體放電管（GDT）反應遲緩。
- TVS二極體/固態放電管 速度更快，但能量吸收方面有所妥協。