サージ保護のためのガス放電管の選択

これをデスクトップコンピュータで読んでいるなら、おそらくサージプロテクターに接続しているでしょう（少なくともそうあるべきです）。北米やヨーロッパのほとんどの地域では深刻な電力サージイベントは稀ですが、それでも敏感な電子機器を損傷させるほどの大きな過電圧サージを引き起こすことがあります。

サージ、電気的高速過渡現象（EFT）、および静電放電（ESD）保護方法は、さまざまな基準で区別され、すべて異なるレベルの過電圧保護を必要とします。製品を管理する基準は、必要な過電圧抑制レベルを指定し、過渡電圧抑制（TVS）デバイスを選択する際に、必要な過電圧抑制をコスト、フットプリント、および応答時間とバランスさせるべきです。

ガス放電管とは何ですか？

TVSダイオードやサイリスタに精通している場合は、ガス放電管の目的がすでにわかっているでしょう。非常に単純に言えば、ガス放電管は、保護することを意図した回路の動作を妨げることなくTVS保護を提供するように設計されています。異なるデバイスには、DCまたはACシステムのいずれかで理想的な使用法があります。また、アプリケーションに適した容量を決定する必要がありますが、これも保護する必要があるTVSソース（つまり、雷、スイッチングサージ、ESD、または電力線サージ）に依存します。

ガス放電管と他のTVSコンポーネントの比較

DCシステムでTVS保護を実装する最も簡単な方法は、バイパスコンデンサと直列インダクタを使用することです（つまり、高周波信号はグラウンドにバイパスされ、負荷から遮断されます）。これは、電力バスの小さなサージに対する保護が必要な比較的低電圧のDCシステムでは問題ありません。非常に低いリーク電流と非常に小さなフットプリントでこれらのシステムを保護できるシンプルなクロウバーサーキットもあります。

非常に高い電圧（数十V以上）に対する保護が必要な場合、PCBレベルでシャントコンデンサまたはRC回路はすぐに不十分になります。これは、非常に大きな耐圧を持つコンデンサが必要になるためです。耐圧は容量と比例してスケールする傾向があるため、応答時間（等価RC時間定数に等しい）が過渡電圧サージを抑制する前にシステム内で大電流が発生するほど大きくなることがすぐにわかります。これが、放電コンデンサに依存しない他の方法がより良い選択肢となる場所です。

ガス放電管、サイリスタ、およびサイリスタネットワークは、非常に大きなサージ電流を減衰させるのに適しています。これらのデバイスには、非常に低いインピーダンス経路を通じて大きな過渡電流をグラウンドに通過させる何らかのタイプのスイッチングが必要です。これにより、過電圧によって生成された電流がシステムに流れ込むのを本質的に回避します。サイリスタは、電力分配システムの積層ユニットで見つけることができるか、いわゆるクロウバーサーキットで使用することができます。

ガス放電管は、その名前が示す通りに構築され、動作します。このデバイスは、絶縁ガスの混合物で満たされた小さな管です。管に電圧が印加され、ガスのイオン化閾値を超えると、ガスはプラズマを形成し、非常に導電性が高くなり、過渡電流が地面に流れることを可能にします。これにより、ガス放電管を介して過電圧が散逸し、システムによって見られる過電圧を最小限に抑えます。ガス放電管は絶縁されているため、オンになっていないときは漏れ電流がありませんが、TVSダイオードやサイリスタはある程度の漏れ電流があります。

これらのネオン放電管は、過渡電圧抑制に使用されるものと同じ方法で機能します

ガス放電管のいくつかのオプション

ガス放電管は、非常に低い静電容量のおかげで、多くのシステムのDC電源ラインで見つけることができます。これにより、高速な応答時間が提供されます。また、他のサージ保護コンポーネントよりもはるかに小さい漏れ電流を持っているため、AC電源ラインにも使用できます。ガス放電管の非常に低い静電容量により、通信機器などの高周波ラインで使用することができます。

Littelfuse SL1021A090R

Littelfuse SL1021A090Rは、超低静電容量（1.5 pF未満）の3極ガス放電管です。これらのコンポーネントは、通信システムや2つの信号線の同時クラウバー動作が必要なシステムでのサージ保護に理想的です。これにより、90Vのブレークダウン電圧で10kAのサージ保護を持つ過渡現象に対して非常に高速な応答（1マイクロ秒未満）を提供します。その構造は、ブロードバンド（例えば、銅上の無線）アプリケーションに最適化されています：

これらのシリーズは、高周波での低挿入損失を提供する最適化された内部ジオメトリを提供し、ブロードバンドおよびその他の高速伝送機器の保護に理想的です。 [SL1021A090Rデータシートより]

Littelfuse SL1021A090R 3極ガス放電管、SL1021A090Rデータシートより

EPCOS B88069X8920B252

EPCOS B88069X8920B252 3極ガス放電管は、前述の製品と同様の保護レベルを提供しますが、もう少し耐久性があります。この製品の静電容量は0.8 pF未満で、より高い過渡応答（最大25 kA）を提供します。これらのガス放電管は、基地局の重要機器の保護やライン保護に最適で、通信環境の一部です。

EPCOS B88069X8920B252 ガス放電管

Bourns 2087-150-SM-RPLF

Bourns 2087-150-SM-RPLF 2極ガス放電管は、前述の2製品よりも堅牢性に劣りますが、低容量（0.5 pF未満）によりやや速い応答時間を提供します。衝撃放電電流が低いにもかかわらず、高過電圧（モデル番号によっては1.3から2.8 kV）を経験する危険性がある通信システム、および産業用および家電製品のアプリケーションには依然として理想的です。また、上記の製品よりもコストが低くなっています。

Bourns 2087-150-SM-RPLF ガス放電管、Digikeyより

通信、航空宇宙、その他の重要な産業は将来にわたって成長が期待されており、これらのシステムの多くはある程度のサージ保護を必要とします。航空機、通信システム、軍事用途で使用するシステムを開発している場合でも、Octopartから必要なコンポーネントを見つけることができます。

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