[发明专利]使用金属氧化物压敏电阻器（MOV）作为主动能量控制多间隙放电链的浪涌保护装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年11月8日递交的标题为“Surge Protection Device Using Metal Oxide Varistors as Auxiliary Discharge Device”的美国临时专利申请第61/411,041号的权益和优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及应用于电源系统或在电源系统中使用的浪涌保护装置（surge protection device，SPD），特别是用于火花间隙浪涌保护装置（spark gap surge protection device，SG SPD）。该浪涌保护装置主要应用于诸如功率分配器、电池部位和功率传输站之类的电源系统的I类和∏类浪涌保护。浪涌保护装置提供对行进到电子设备和系统的浪涌电流和电压的防护。浪涌电流和电压是由闪电、瞬时过电压和工作过电压导致的，其均可导致电子设备和系统的故障。

背景技术

若干不同类型的浪涌保护装置已被用于保护电子部件免受由闪电或其它源导致的突然的浪涌电流或电压。

第一类型的浪涌保护装置是金属氧化物压敏电阻器浪涌保护装置（MOV SPD）。MOV SPD已被广泛应用于多种领域或在多种领域中使用，以免受浪涌电流和电压。当MOV SPD遭受到高浪涌能量时，容易由于热击穿或电流脉冲冲击而发生故障。根据IEC61643-1（2005）（低压浪涌保护装置——与低压功率分配系统相连接的浪涌保护装置——需求和测试），I类电流脉冲SPD的承受能力不大于20kA（10/350us）。为了保持良好的应用结果，MOV SPD包括具有适当的电源引线的涂覆的或密封的MOV。

第二类型的浪涌保护装置是具有辅助放电触发器的火花间隙浪涌保护装置（SGSPD）。SG SPD已被广泛应用于多种领域或在多种领域中使用，以免受浪涌电流和电压。例如，当火花间隙浪涌保护装置被应用于电源系统时，主要关注续流的问题。即，当火花间隙浪涌保护装置被浪涌电流和过电压导通时，浪涌电流经由SG SPD被放电到接地；然而，SG SPD并未处理如何熄灭电弧或如何以安全的方式关断续流，本发明将处理或解决该问题。

对于单个SG SPD，当所述间隙中存在放电电流时，瞬时高温电弧在该间隙中产生或存在，并使得被称为放气绝缘材料的绝缘材料之一释放特殊气体。该特殊气体压力快速升高以在该间隙中产生突发气流。该气流产生SG的电极之间的气流电弧电压。当该气流电弧电压值大于电源的电压值时，该电弧被熄灭。这描述了作为SPD的单个SG如何工作。

存在两种不同类型的SG SPD。第一种在大于3000v的较高的住宅电压的情况下具有较高的电弧触发电压，并具有较低的保护水平。第一种不能保护系统和设备免受浪涌阱（surge well）。第二种具有瞬时高温电弧和高压气流。第二种包括放气绝缘材料和机械腔的强度，并具有复杂的制造过程。

第三种类型的浪涌保护装置是具有作为分压放电链的多个带有电容器的串联间隙的浪涌保护装置。由于存在多个串联间隙，因此整个电弧电压是单个间隙电弧相加作为串联链，因此整个电弧电压高于单个火花间隙电弧的电压。当整个电弧电压高于电源电压（峰值）时，电弧被及时熄灭。目前在中国市场中存在两种类型的多火花间隙SPD。第一种是高效率重叠石墨间隙SPD（中国专利号CN101090197A）。第二种是闪电放电火花间隙SPD（中国专利号CN1377108A）。这两种SPD具有至少两个显著的缺点。第一个缺点是放电电压不稳定并且住宅电压高于2500V（如果根据IEC 61643-1（2005）测试是1.2/50us6kV）。第二个缺点是难以控制放电能量，当通过I类电流波10/350us冲击来测试时，并且电容器容易损坏，最坏的情况下其易于爆炸。

因此，需要提供具有改善的质量和功能的浪涌保护装置。

发明内容