多级浪涌保护怎么做？用三级协同架构！

作者: Alan Yang

关键词: 电路设计

敲黑板

• 三级协同浪涌保护架构包含哪些元件？
• 为什么要用”堆叠GDT”而不是单支GDT？
• 空心退耦电感在电路中起什么作用？
• 4kV浪涌到来时各元件如何动作？
• 如何选择元件适配不同浪涌等级（4kV/6kV/8kV）？

气体放电管（GDT）（一级大通流泄放）+ 空心退耦电感（时序协调）+PTVS 功率 TVS（末级精准钳位） 三级协同架构，适配 IEC 61000-4-5 8/20μs、10/350μs 雷击浪涌，通过更换堆叠 GDT 耐压、电感值、PTVS 功率等级，分别满足 4000V、6000V、8000V 浪涌耐压需求。

参考：Bourns应用笔记

堆叠GDT实现浪涌保护

完整防护链路：-48V输入 → 串联堆叠GDT（并联均压电容C1~C4） → 空心退耦电感L1 → 功率TVS（PTVS）对地

1、 Stacked GDT 堆叠气体放电管（一级主泄放，开关型）

多颗 GDT 串联一体化器件，搭配均压电容 C1-C4，保证整串脉冲击穿电压仅略高于单支 GDT；

优势：电弧电压叠加，浪涌过后总电弧电压接近 – 48V 母线，可自动熄弧，避免单 GDT 续流烧损。

2、 Air-core Inductor 空心无磁芯电感 L1（时序协调元件）

无饱和特性，大浪涌电流下不失效；浪涌陡升时 di/dt 产生感应压差，抬高堆叠 GDT 两端电压，强制 GDT 先导通泄放大能量，TVS 后级钳位。

3、 Power TVS/PTVS（末级限压钳位，限压型）

ns 级快速响应，吸收 GDT 泄放后的残余浪涌电压，把后端电压钳位至安全区间，保护后端电路。

工作逻辑

4kV 浪涌冲击到来，PTVS 瞬时先钳位；电感电流突变产生感应电压，抬升堆叠 GDT 至击穿电压，90% 以上浪涌电流由堆叠 GDT 对地泄放，剩余残压由 PTVS 吸收，后端电路电压被限制在安全值。

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