帮助你了解电源（三）浪涌保护器介绍

    泡泡网机箱电源频道2009年10月12日 也许您曾有过这样的经历：在买电脑时，再为您的电脑再买一个浪涌保护插座。APC、公牛、突破等等牌子的插座都有这样的功能，浪涌保护插座和一般的插座外观类似，可以让多个用电器共用一个电源插座。

浪涌保护插座

    我们在PC电源里也可以看到这个部件，一般是黄色、绿色的小圆片，有些被热缩管套住了，我们有时称它为MOV（金属氧化物变阻器）。

图中红框内就是MOV

    但最重要的是，带有浪涌保护器的插座还可以保护电脑中的元件免受电源浪涌的损害。这篇介绍中，我们将了解浪涌保护器的作用。并且我们还会知道到它能提供怎样的保护，以及为什么有些浪涌保护器会失效。

    浪涌保护器可以防止浪涌对元器件的损害。所以如果您想知道它是如何防护的，就需要弄清两点：一、什么是浪涌；二、元器件为什么需要这类防护。

---

● 音频外设群组当日精彩内容

---

● 帮助你了解电源

    帮助你了解电源（一）电池旧故与新颜
    帮助你了解电源（二）电池的工作过程
    帮助你了解电源（三）浪涌保护器介绍

    浪涌和尖峰笼统来说是电流流动的过程中突然出现大幅超过其额定电压的情况。

    电压是一种表示电势能差的单位。电流能够从一点流到另一点，是因为电线一端的电势能比另一端的电势能大。这就像水流，水管一侧压力高，就会推着水流像压力低的方向流动。 有一些因素会导致电压短时间的增加，稍后我们会说到。

    我们首先来看看浪涌的定义：电压在110%额定电压以上，时间持续超过一个周期，对于我们的电网而言就是242V以上电压持续20ms以上的时间。如下图就是浪涌的情况，浪涌的发生一般由于附近重型用电器停机造成。

浪涌示意图

    尖峰是指在十几毫秒内产生超过2000V的电压，如下图中所示，出现这种电压一般由于雷电、电源切换、静电放电这些原因造成。

尖峰示意图

    常看泡泡机箱电源频道的网友常常看到我们在EMI滤波部分这样说：“EMI滤波电路可以滤掉电流的浪涌和尖峰。”根据信号的频率浪涌和尖峰持续的时间也不同，不过与浪涌相比，尖峰的持续时间会更短一些。

 

    电流尖峰最常见的来源就是雷电，尽管我们在建筑物上有避雷针，而且运气也不会差到总是被劈到。但当闪电出现在电源线附近时，无论电源线是埋在地下、置于建筑物中还是沿着电线杆延伸，都会受到影响，如果运气不好，闪电电能可以增加几百万伏的电压。这种高压将超过几乎任何浪涌保护器的承受范围。在雷电交加的暴风雨中，您不可能100%靠浪涌保护器来保护电脑，最保险的做法还是拔掉电脑的电源插头。

恐怖的闪电

    对于浪涌来说，源头是大功率电气设备，例如电梯、空调和冰箱。这些大功率设备在启动和关闭压缩机和电动机等部件时需要大量的电能。这种切换操作会产生突然且短暂的电力需求，从而扰乱电压的稳定。虽然这些浪涌的影响远不及恐怖的闪电，但是它们的强度也可以立即或慢慢损坏设备元件，这种损坏在很多建筑物的电力系统中都经常发生。

 

    在大部分浪涌保护器中，都有一个称为金属氧化物变阻器（Metal Oxide Varistor，MOV）的元件，如下图所示，MOV将火线和地线连接在一起。

浪涌保护插座的结构

    MOV由三部分组成：中间是一根金属氧化物材料(主要是氧化锌ZnO)，由两个半导体连接着电源和地线。

各种MOV元件

    这些半导体对电压的变化比较敏感，当电压低于某特定值时，半导体中载流子输运降低到很低的水平，产生极高的电阻，因而电流不从这里通过，而当电压超过该特定值时，电阻会大幅降低，高压电流更愿意通过这里，从而保护了其他电路。

实际使用中的MOV

    按照这种方式，MOV仅引导不正常的高压电流到大地，同时允许标准电流继续为设备供电。打个比方说，MOV的作用就类似一个压敏阀门，只有在压力过高时才会打开。

    还有一种浪涌保护元件使用的是气体放电管，它的工作过程和MOV非常相似，当电压在某一特定值以下时，管子中气体是不良导体，这相当于MOV高阻状态，而当电压高于该特定值后气体原子的电子被场强拽出原子核束缚的距离，气体电离，这时管子就是一个导体，电阻值很低，对应于MOV低阻态。

气体放电管

    不论是采用MOV还是气体放电管，他们都采用与主电路并联的方式，如果电压太高，电流就从保护电路-大地这条途径释放掉，如果正常，就走入主电路。不过还有一种浪涌保护器采用和主电路串联的方式，当检测到高压时会存储电能，之后再慢慢释放，这种方式没有分流，避免对建筑物电力系统的干扰，而且对浪涌的反应速度也更快。

    作为辅助元件，很多浪涌保护电路还有一个保险丝，保险丝也可以看出一个变阻器，它是串联在主电路中的，当电流低于某个特定值时导电性很好，一旦电流高过该特定值电阻丝阻值增大，电阻产生的热量导致温度迅速升高烧断保险丝，切断电路，不过保险丝只能使一次，而浪涌保护器在通过一次浪涌后只需要很短的时间就可以再次恢复到高阻状态。

MOV元件和保险丝

    我们在大部分电源的EMI滤波部分也可以看到MOV元件和保险丝共同使用的例子，很低端的电源会首先选择省略MOV元件，一般这种电源在其他部分做工也不会老实。下面我们看一个比较完善的浪涌保护电路。

EA500D 的滤波电路

    上图是电源EA500D的滤波小板，台达出品。这个电路中除了有MOV和保险丝外，还增加了几个电感线圈，电感线圈是一个用磁性材料做的环，外面缠绕着导线。电感有一个最大的特点：此中电流不会出现突变，这包括不能出现电流的突然增加/减小，电流反向等。电感线圈中磁-电的能量转换平缓了电流的尖峰。 

    我们谈到浪涌保护，不仅仅限于电脑，凡是有控制芯片的设备都面临着浪涌的危险，有一些设备确实有必要增加浪涌保护器。

    对于我们的电脑而言，是否需要买浪涌插座甚至利用不间断电源（UPS）中的浪涌防护功能，意见不一，原因就在于PC电源中已经集成了这部分功能，不过电源的做工参差不齐，比如上面我们就举例过，低端电源往往在浪涌吸收元件和差模电感上偷工减料，好的电源不但一应俱全，还会解决到频繁开关使浪涌吸收器来不及恢复，而失效的问题。  

SG850电源中滤波电路

    比如在上图中浪涌吸收元件在开机时和我们刚才说的工作原理一样，而开机后马上通过继电器把它短路，让它恢复到高阻状态，这样电源工作一段时间后关机，马上再开机时，这个元件的保护功能还可以继续起效。

    其他高档电器中也都会有自己的电源，比如大屏幕电视、LED、高清播放机、他们里面的电源是不是做了这样的保护呢？其实也和电源类似，参差不齐，总的来说买大牌子的电器各部分做工都会好一些，比如他们里面的电源就会很规矩。有人建议在所有入户的电缆上都加上浪涌保护器，比如电话线、调制解调器连电话的线。

    也不是所有电器都需要浪涌保护器，比如台灯，因为最坏的结果也就是灯丝烧了，换一个就行了。

    浪涌保护器的性能差很大，价格上也不一样，市场上花3、40块钱就可以买到一个带浪涌防护功能的接线板。插座的内部结构和我们刚才看到的差不多。

低价浪涌防护插座结构

    这种插座能提供的保护功能是很有限的，只能防护3000V以下的浪涌。此外也有好几万元的保护系统，它提供的保护功能几乎能扛住闪电造成的强大电涌。具体应该怎么选择还是应该根据您的用电设备特点而定，这就像买健康保险一样，应该找到合适自己的保险范围。

    有一种安装在电表上的浪涌保护器，可以处理1-2万伏的高压，住宅内的大部分电器就可以免受电网输入进来的浪涌和尖峰了，不过对于住宅内大功率用电器产生的浪涌则没有任何保护作用。

    对电脑而言最最稳妥的浪涌防护方法就是使用一个质量较好，带浪涌防护功能的插座，接不间断电源（UPS），再接电脑。

    购买浪涌保护器时需要非常小心，因为市场上充斥着大量几乎不起任何作用的产品。研究特定的型号是确保买到合适产品的非常好的方法，不过仔细留心几个质量标志，也能很好地了解产品的性能级别。

    从价格上看，不要对那些售价低于50块钱的浪涌保护器抱太多期望。这些装置通常采用简单、低廉的MOV，容量相当有限，无法处理较大浪涌或尖峰。

    当然，价格高并不能保证质量好。您若要了解设备的容量，可以查看其美国安全检测实验室（UL）标称值。UL是一个独立的非赢利公司，它专门为电气和电子产品提供安全检测。如果保护器没有UL标志，它很可能就是一个垃圾产品。廉价的MOV很容易过热，进而导致整个浪涌保护器起火，这种事故屡见不鲜。

    不过带UL标志也不意味着性能超强，但最起码您可以确保它们具有一定的保护能力，至少可以勉强符合安全标准。您要确保产品标示为瞬变电压浪涌抑制器。这表示它符合UL 1449标准，即浪涌抑制器的UL最低性能标准。虽然电子市场随着法规的健全规范了很多，但还是有带着UL标志的电源板其实根本就没有浪涌保护元件。

 

    在带有UL标志的浪涌保护器上，可以发现几组标称值。如下所示：

• 箝位电压—这表示将导致MOV接通地线的电压值。箝位电压越低，表示保护性能越好。此UL标称值有三个保护水平—330伏、400伏和500伏。通常，箝位电压超过400伏就太高了。

• 能量吸收—此标称值表示浪涌保护器在烧毁前能够吸收多少能量，单位为焦耳。其数值越高，保护性能就越好。您购买的保护器的这一标称值至少要在200至400焦耳之间。若要获得更好的保护性能，应该寻找此标称值在600焦耳以上的产品。

• 响应时间—浪涌保护器不会立刻断开；它们对电涌做出响应会有略微的延迟。响应时间越长，表示计算机（或其他设备）将遭受浪涌的持续时间越长。请购买响应时间低于一毫微秒的浪涌保护器。

    编辑总结：

    希望各位网友能通过文章更多的浪涌保护器和电源中浪涌保护的部分。<