스위칭 전원 공급 장치 서지 보호 원리
서지 보호기라고도 알려진 서지 보호 장치(SPD)는 일시적인 과전압을 제한하고 방전 서지 전류를 유도하기 위해 라이브 시스템에 사용되는 비선형 보호 장치입니다. 이는 낙뢰, 전자기 펄스 또는 작동 과전압 손상으로부터 낮은 전압 내구 수준으로 전기 또는 전자 시스템을 보호하는 데 사용됩니다. 최근에는 전자정보시스템(텔레비전, 전화, 통신, 컴퓨터 네트워크 등)이 급속도로 발전하면서 수많은 전자정보기기가 등장하여 대중화되고 있다. 이러한 유형의 시스템과 장비는 작동 전압이 낮고 내전압 수준이 낮기 때문에 값비싸고 중요한 경우가 많아 낙뢰 전자기 펄스에 매우 취약합니다. 따라서 과전압 보호를 위해 SPD를 사용해야 합니다.
국가마다 따르는 표준이 다르기 때문에 제품 사양이 통일되지 않고 매개변수 식별도 자체적으로 강조되어 다른 전기 제품 사양보다 훨씬 열등하여 설계 및 선택에 큰 불편을 초래합니다. 엔지니어링 디자인에 있어서 흔히 볼 수 있는 브랜드는 원산지에 따라 크게 국내제품, 유럽제품, 미국제품으로 나눌 수 있습니다. 국내 제품의 매개변수 설정은 혼란스럽고 사양이 다양하며 잔류 전압이 높습니다. 표준화된 제품 모델 중 일부는 유럽 제품을 모방하도록 설정되어 있고 다른 일부는 국가 표준 매개변수를 따릅니다. 대부분의 제품에는 In 및 Imax 라벨이 붙어 있습니다. 적용 현장에 대한 국내 제품의 요구 사항이 낮고 건물 수준이 낮으며 장비 내전압 값이 높기 때문에 일부 매개변수 요구 사항을 적절하게 완화할 수 있습니다.
유럽 제품에는 일반적으로 최대 방전 전류가 표시되어 있으며 제품 모델도 이 매개변수를 기반으로 설정됩니다. 예를 들어, 잘 알려진 유럽 브랜드인 XXX65 및 XXX40의 값은 65와 40이 Imax입니다. 그러나 중국 표준에서는 공칭 방전 전류 In을 선택에 사용해야 한다고 명시하고 있는데, 이는 현재 엔지니어링 설계에서 직면하는 어색한 상황입니다. 상품 정보를 확인해보니 XX65의 In 값은 20kA를 넘지 않고, XX40의 In 값은 15kA를 넘지 않습니다. GB50343의 권장 값을 따르면 이 두 제품은 장비 끝 부분의 3단계 보호에만 사용할 수 있습니다. 그러나 실제 설계에서는 1층과 2층에 설치되는데 이는 국가 표준의 선택 매개변수와 분명히 일치하지 않으며 잔류 전압이 높습니다. 일반 모델은 일반적으로 1200V를 초과합니다. 배선 환경이 좋지 않으면 장비의 내전압 값을 초과하기 쉽습니다. 일반적으로 유럽 제품은 Uc 값이 상대적으로 작고 선간 전압 표시에 기회주의적이어서 모델 선택 시 오해를 받기 쉽습니다.
SPD의 작동 원리
서지 보호기는 220/380V 저전압 전원 공급 장치 보호에 적합하며 비선형 구성 요소입니다. IEC 표준에 따르면 서지 보호기는 주로 전송선의 과전압 및 과전류를 억제하는 데 사용되는 장치입니다. 서지 보호기가 보호 역할을 하기 위한 기본 요구 사항은 예상되는 낙뢰 전류를 견디고 서지의 최대 클램핑 전압을 통해 낙뢰가 흐른 후 발생하는 상용 주파수 연속 전류를 효과적으로 소멸시키는 것입니다. 전력선이나 신호전송선로에 유입되는 순간적인 과전압을 장비나 시스템이 견딜 수 있는 전압 범위로 제한하거나, 강한 낙뢰 전류를 대지로 방전시켜 보호 대상 장비나 시스템을 충격으로 인한 손상으로부터 보호합니다.
서지 보호기의 유형과 구조는 다양한 용도에 따라 다르지만 적어도 하나의 비선형 전압 제한 요소를 포함합니다. 일반적으로 사용되는 서지 보호기에는 MOV(MetalOxideVaristor) 및 가스 방전관이 포함됩니다. 전기 서지는 강력한 에너지를 포함하고 있어 멈출 수 없습니다. 이러한 이유로 민감한 전기 장비를 서지 손상으로부터 보호하기 위한 전략은 서지를 장비에서 방향을 전환한 다음 접지로 흘러가게 하는 것입니다.
서지 보호기 MOV는 세 부분으로 구성됩니다. 중앙에 있는 금속 산화물 소재, 두 개의 반도체로 전원 공급 장치 및 접지선에 연결됩니다. 급증이 발생하면 MOV는 1-3나노초의 응답 시간으로 즉시 작동합니다. MOV의 "V"는 가변 저항입니다. 응답 순간 MOV의 저항은 최대값에서 거의 0Ω으로 떨어지고 MOV를 통해 접지로 과전류가 흐릅니다. 보호된 전기 장비는 정상 작동 전압에서 계속 작동합니다. 반도체 부품은 전압 변화에 따라 저항이 변하는 특성을 가지고 있습니다. 전압이 특정 값 이하로 떨어지면 반도체 내 전자의 이동으로 인해 높은 저항이 발생합니다. 반대로 전압이 이 특정 값을 초과하면 전자의 움직임이 바뀌고 반도체 저항은 거의 0Ω으로 감소합니다. 전압은 정상이며 서지 보호기 MOV는 전력선에 영향을 미치지 않고 측면에서 유휴 상태입니다.
