스위칭 전원 공급 장치 서지 보호의 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.
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.
MOV(서지 보호 장치)의 장점과 단점에 대한 지표:
(1) 클램핑 전압: MOV가 접지선에 연결되도록 하는 전압 값을 나타냅니다. 클램핑 전압이 낮을수록 보호 성능이 향상됩니다.
(2) 에너지 흡수/소산 용량: 이 공칭 값은 서지 보호기가 연소되기 전에 흡수할 수 있는 에너지의 양(줄)을 나타냅니다. 값이 높을수록 보호 성능이 향상됩니다.
(3) 응답 시간: 서지 보호기는 즉시 연결이 해제되지 않으며 서지에 대한 응답이 약간 지연됩니다.
또 다른 일반적인 서지 보호 장치는 가스 방전관입니다. 이러한 가스 방전관은 MOV와 동일한 기능을 가지고 있습니다. 과잉 전류를 활선에서 접지선으로 이동시키고 두 전선 사이의 도체로 불활성 가스를 사용하여 이 기능을 수행합니다. 전압이 특정 범위 내에 있으면 가스 구성에 따라 불량한 전도체로 판단됩니다. 전압이 급증하여 이 범위를 초과하면 전류의 세기가 가스를 이온화하기에 충분하여 가스 방전관을 매우 우수한 전도체로 만듭니다. 전압이 정상 수준으로 돌아올 때까지 접지선에 전류를 전도한 다음 결함이 있는 도체가 됩니다.
