浪涌抑制器
背景
根据电气和电子工程师协会 (IEEE) 的研究，电力线干扰平均每天发生四次。这些干扰——电流增加会损坏插入插座的电子设备——可能是由闪电或其他与天气相关的事件引起的；影响电力线路的交通事故；使用电机、压缩机、荧光灯等电气产品；电力公司发起的大功率电气设备和电压波动；和高频噪音。此类干扰可能会中断或破坏电力服务并损坏电气设备。可以通过使用浪涌抑制器来防止浪涌和尖峰，这是一种用于将干扰接地的设备，换句话说，将干扰引入地面而不是进入电气设备，和/或吸收整个过程中的过量电流一个电气系统。即使电子设备未打开，尖峰和浪涌也会损坏电子设备。
历史
通用电气公司在 1950 年代开发了第一批浪涌抑制器之一。大约在同一时间，日本正在开发一种类似的设备。最初的浪涌抑制器使用硒整流器（用于将直流电转换为交流电的组件），以及后来的碳堆（用于传输电流的圆盘状组件）。
今天常用的大多数浪涌抑制器都采用火花隙技术——一种系统，当施加到电子设备的电压超过设备的最大容差或额定值时，抑制器会击穿或短路电流。火花隙浪涌抑制器分为三种类型：气管抑制器、金属氧化物压敏电阻 (MOV) 抑制器和硅雪崩抑制器（一种特定类型的瞬态电压抑制器 [TVS]）。类型名称是指作为每种类型浪涌抑制器的主要组成部分的材料。
TVS 使用称为“反向偏置电压钳位”的过程。在此过程中，当施加到电路的电压超过电路的额定雪崩或最大电平时，流经 TVS 二极管（类似于电阻器的管状半导体器件）的过电流会击穿并变成短路。 TVS 仅用于直流 (DC) 电路，其中电流仅以一种方式流动（例如在汽车电池中），但背对背放置的两个 TVS 将保护交流 (AC) 系统，其中电流同时流动方法。
气管抑制器通常与通信和电压电源线一起使用。气体管抑制器通过为通过陶瓷或金属管的过量电流提供低压路径，使电源浪涌短路并将任何相关的高电流传送到地，绕过否则会受到影响的电路。管中的气体在浪涌期间电离并在抑制器内形成导电状态。浪涌在这种导电气氛中转化为放电弧，使抑制器短路，任何大电流都接地。随后气体去离子，抑制器复位。
浪涌抑制器电路图。
MOV 使用可变电阻器或变阻器，因此最适用于交流系统。 MOV 抑制器通过称为钳位的过程在交流系统的正负摆动期间吸收额外电压。当施加到电路上的电压超过 MOV 额定值（高于该负载时 MOV 应该被触发）时，就会引起短路，电压被转移到 MOV 抑制器的吸收体中，从而绕过了本来会否则被打乱。
原材料
浪涌抑制器的实际组装相对简单。仪器的复杂性在于各个部件的功能。气管抑制器的主要部件是一个圆柱形陶瓷或金属管，用于容纳氧气，氧气将携带过量电流。这种类型的抑制器还使用由铜或铜银合金制成的钎焊垫圈、由诸如 Kovar 之类的物质制成的薄壁空心电极，带有径向法兰和吸收性吸气材料。
MOV 抑制器的主要组件是圆盘形陶瓷 MOV，可吸收过量电流。这种类型的抑制器还利用了被线圈包围的环形元件。这些元件称为平衡环形扼流圈，这是一种电感器，它是一种将电能存储为电磁场的元件。电感器膨胀和收缩以保持整个线圈的电流恒定。扁平矩形或盘形高频电容器和甚高频电容器可用于过滤电磁和射频干扰。电容器存储静电荷并增加或减少电荷以保持元件两端的电压恒定流动。这些组件都安装在由刚性非导电材料（例如玻璃纤维）制成的电路板上。
制造
过程
气管抑制器
- 1 首先，陶瓷或金属管的末端必须与导电金属材料（例如铜）配合。这被称为金属化。
- 2 接下来，将钎焊垫圈连接到管的金属化端部。
- 3 将带有用于连接垫圈的径向法兰的薄壁空心电极插入管的任一端。
- 4 然后加热组件以钎焊组件，并抽空管内部。
- 5 管子也可以衬以吸气材料以吸收管子内部的任何不需要的气体。
MOV 抑制器
- 6 首先，使用铜箔、铜沉积物或其他高导电材料对电路板进行金属化处理（跟踪电路）。
- 7 接下来，将用于电阻器和电容器的槽蚀刻到金属化电路板上。
- 8 MOV、环形扼流圈和电容器焊接到电路板上。
- 连接了 9 个插座和一个开/关开关，并将该装置拧入塑料或金属外壳中，并带有用于插座和开关的开口。
质量控制
电子设备受到严格的规范和质量控制要求。 IEEE 是美国国家标准协会认可的标准制定机构，制定了美国电气设备必须满足才能销售的标准。大多数（如果不是全部）在美国销售的电气设备也经过保险商实验室 (UL) 的测试，这是一家提供产品安全和性能测试的独立公司。电气设备包装上的 UL 封条表明这些产品经受住了此项测试。 UL 还根据安全和性能因素对产品进行评级。因此，密封不仅表明产品通过了 UL 的测试，而且评级表明产品在这些测试中的表现如何。
未来
由于浪涌抑制器设计相当简单，新的创新更多地集中在增强原始产品而不是改变其构成上。虽然 MOV 浪涌抑制器仍然是住宅和商业浪涌保护最常用的设备，但有许多型号的 MOV 浪涌抑制器可用。某些型号具有抗电话线干扰和消除噪声干扰的最先进方法。许多更改都是面向包的。改变插座配置以允许更多电器连接到抑制器并容纳插入式变压器；外壳由更耐用的材料制成，如铝；并增加了诊断 LED 指示灯（指示线路状态和是否有任何干扰的灯）。随着住宅和商业电子产品需求的持续快速增长，以及保护电子设备——尤其是计算机和电信设备——变得至关重要，这种小巧、简单的电子设备正迅速成为任何电子设备的必要组成部分。
制造工艺