1992年以来，以德、法为代表的工控标准35mm导轨卡接式可拔插SPD防雷模块，开始大规模引进到中国，稍后以美、英为代表的一体化箱式电源防雷组合也进入了中国。分析引言雷电灾害是严重的自然灾害之一，全世界每年因雷电灾害造成的人员伤亡、财产损失不计其数。
随着相关设备对防雷要求的日益严格，安装浪涌保护器(SurgeProtectionDevice,SPD)抑制线路上的浪涌和瞬时过电压、泄放线路上的过电流成为现代防雷技术的重要环节之一。雷电的特性防雷包括外部防雷和内部防雷。
[2]分类KEJIA浪涌保护器KEJIA浪涌保护器(3张)SPD是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，其作用是把窜入电力线、号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击。
按工作原理分按其工作原理分类，SPD可以分为电压开关型、限压型及组合型。在没有瞬时过电压时呈现高阻抗，一旦响应雷电瞬时过电压，其阻抗就突变为低阻抗，允许雷电流通过，也被称为“短路开关型SPD”。当没有瞬时过电压时，为高阻抗，但随电涌电流和电压的增加，其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性，有时被称为“钳压型SPD”。
按用途分1.电源线路SPD由于雷击的能量是非常巨大的，需要通过分级泄放的方法，将雷击能量逐步泄放到大地。2.号线路SPD号线路SPD其实就是号避雷器，安装在号传输线路中，一般在设备前端，用来保护后续设备，防止雷电波从号线路涌入损伤设备。
工作原理浪涌保护器（SurgeprotectionDevice）是电子设备雷电防护中浪涌保护器工作原理图浪涌保护器工作原理图不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD.浪涌保护器的作用是把窜入电力线、号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大。
避雷针插在砖墙内的部分约为针高的1/3，插在水泥墙的部分约为针高的1/4～1/5。为防止雷电感应产生火花，建筑物内部的设备、管道、构架、钢窗等金属物，均应通过接地装置与大地作可靠的连接，以便将雷云放电后在建筑上残留的电荷迅速引入大地，避免雷害。
对平行敷设的金属管道、构架和电缆外皮等，当距离较近，应按规范要求，每隔一段距离用金属线跨接起来。压敏电阻的使用条件有：压敏电压：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0为工频电源额定电压）在安装接地体时，首先从地面挖下0.8m左右，然后把接地体垂直打入地下，顶端与接地线焊接在一起。
不中断隔离变压器为防止雷电波沿低压架空线侵入，在入户处或接户杆上应将绝缘子的铁脚接到接地装置上。二是：雷电感应——又称感应雷雷电应属于一种自然现象，但是不加以控制和预防，它同样算是一种自然灾害，可以造成人员伤亡和财产损失的事故。
3、避雷针的功用：它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线（PE）相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。
虽然它属无法抗拒的自然因素，所造成的危害和后果也是非常严重的，但是加强预防和控制也是可以避免的。因此在夏季雷雨季节前加强学习雷电相关安全知识，以便做出相应的安全防范措施是非常重要和必要的工作。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点是灭弧性能差。
改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。为保证电力系统和设备达到正常工作的要求而进行的接地叫工作接地。开关型:顺态二极管⑸大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的大反向电流。
3．当进行多级保护设计时,注意的不能如图11所示那样简单的把几种具有不同耐流能力、响应速度元件并联在一起,以为它必然按我们所希望的G1→G2→G3顺序动作(放电、导通),实际上不一定如此.因为G3和G2的响应速度均高于G1,且其伏秒特性处于不同量极,G1高、G2次之、G3低.极可能出现G3先于G。
⑵通接口或通方式不对应。这种情况多半发生在控制主机与解码器或控制键盘等有通控制关系的设备之间，也就是说，选用的控制主机与解码器或控制键盘等不是一个厂家的产品所造成的。所以，对于主机、解码器、控制键盘等应选用同一厂家的产品。
比如，某些画面分割器带有报警输入接口在其产品说明书上给出了与报警探头、长延时录像机等连接的系统主机连成系统，如果再将报警探头并联接至画面分割器的报警输入端，就会出现探头的报警号既要驱动报警主机，又要驱动画面分割器的情况。
⑶驱动能力不够或超出规定的设备连接数量。解决类似上述问题的方法之一是通过专用的报警接口箱将报警探头的号与画面分割器或视频切换主机相对应连接，二是在没有报警接口箱的情况时，可自行设计加工号扩展设备或驱动设备。
5.视频传输中，常见的故障现象表现在监视器的画面上出现一条黑杠或白杠，并且或向上或向下慢慢滚动。因此，在分析这类故障现象时，要分清产生故障的两种不同原因。要分清是电源的问题还是地环路的问题，一种简易的方法是，在控制主机上，就近只接入一台电源没有问题的摄像机输出号，如果在监视器上没有出现上述的干扰现象，则说明控制主机无问题。
接下来可用一台便携式监视器就近接在前端摄像机的视频输出端，并逐个检查每台摄像机。如有，则进行处理。如无，则干扰是由地环路等其它原因造成的。6.监视器上出现木纹状的干扰。这种干扰的出现，轻时不会淹没正常图像，而严重时图像就无法观看了(甚至破坏同步)。
低功耗是电子产品设计永无止境的追求，伴随技术的发展，目前隔离器和安全栅的功耗与过去相比，已经减小许多，性能和技术指标也得到提高。
产品的功耗是各个功能单元功耗的总和，只有降低各个功能单元的功耗才能使得总得功耗降低，增加产品的热稳定性和寿命。隔离器和安全栅由输入、输出、隔离、电源、安全等单元构成，其中安全单元是无源的限压限流网络，技术上进行低功耗改进的可能性非常小。主要在输入、输出、电源、隔离四个单元进行技术改进。
1、 输出单元模块的自适应负载技术
输出模块可以根据负载的大小动态调整输出模块的输出功率，从而减少自身的发热。传统的负载设计是根据额定负载的大小设计输出功率，当输出负载非常小时，多余的负载功率就耗散在仪表内部，从而时仪表自身发热。假设一台隔离器的输出负载设计为750欧姆，那么输出驱动功率一般设计为0.5W。如果在实际应用中此隔离器的负载使用在50欧姆的环境下，那么就有 0.5W – 0.02W = 0.48W的功率转换为仪表自身的发热。如果时多路输出将产生更多的热量，而降低输出模块的额定功率在实际应用中又难以应付市场的复杂状况。
自适应负载技术很好的解决了这个矛盾，此技术的原理图示如下：
下表是对比的测试数据:
测试条件：电源24DC；负载变化 50欧姆～750欧姆
输出模块类型 标准输出模块自适应负载输出模块
模块的耗散功率（50Ω） 320mW 10mW
模块的耗散功率（250Ω） 220mW 10mW
模块的耗散功率（500Ω） 120mW 10mW
模块的耗散功率（750Ω） 20mW 10mW
从上表可以看到：自适应负载技术使得模块的耗散功率是恒定在一个很低的水平，不会受到负载变化的影响。
负荷检测可以根据负载的大小调整输出功率，极大的减少了输出模块的发热，用户在定货时无须说明负载大小，极大的方便了用户的使用和了库存压力。
2、 隔离单元模块的低功耗改进
隔离单元是决定产品技术指标的重要单元。
目前隔离技术主要有磁隔离与光隔离两大类。隔离电路形式有直接调制耦合，反馈调制耦合等多种形式，具体采用什么形式要根据产品的技术指标而定。 总的来讲可以大致分为开关量号采用光隔离，模拟量号采用磁隔离的方式。从技术复杂程度来看，磁隔离比光隔离处理技术复杂，采用磁隔离技术， 设计者可以根据技术指标采用合适的设计方案，隔离的线性、精度可以根据产品要求灵活控制。而光隔离的线性、精度只能依赖器件厂家提供的技术指标， 设计人员可以调整的方式很少，也不可能超过厂家提供的技术指标。由于功耗大，光电隔离也不能实现无源隔离。北京国电中自电气有限公司采用电流互感模式、电流互感反馈模式、 电压互感模式、电压互感反馈模式、电流互感功率补偿模式等多种磁隔离方式。根据产品的特点选择不同的磁隔离模式。
上述隔离模式中，电流互感功率补偿模式是功耗低的模式，目前在新一代的无源隔离安全栅中使用，在保证技术指标的同时，降低了隔离单元的功耗。
3、电源模块
电源的技术指标是基础，决定产品的性能。目前流行的电源拓扑形式虽然非常多，也很成熟。但我们在隔离器和安全栅的电源设计中进行了技术创新，目前采用的参数式开关稳压电源设计获得了的发明。根据隔离器和安全栅的特点，参数式开关稳压稳压电源提升了效率，降低了电源的复杂程度。从工艺和成本上得到改进，减少了产品的故障率。
三、无源隔离器和安全栅
传统的隔离器和安全栅均为有源，需要外接24V直流电源。而无源隔离器和安全栅不需要外接24V直流电源，接线数量减少了三分之一，降低了安装和维护难度。因此，无源隔离器和安全栅的应用越来越广泛，特别是在DCS和PLC系统的接口应用中，普遍采用无源隔离器和安全栅的设计模式
无源隔离器和安全栅的示意图：
无源隔离器和安全栅是指无须外接24V直流电源，其工作所需要的能量来源于表示号的4 ~ 20mA电流。因此，无源隔离器和安全栅的功耗必须非常小，是一种功耗的设计应用。更低的功耗和更高的输入、输出线性是衡量无源隔离器和安全栅的关键指标。
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