SPDs coaxiais As tecnologias de proteção contra sobretensão podem ser classificadas principalmente em três categorias, com base em seus princípios técnicos: tubo de descarga de gás, limitação de tensão por semicondutor, isolamento CC e tecnologia de quarto de comprimento de onda. Dentre essas, as tecnologias de tubo de descarga de gás e limitação de tensão por semicondutor formam o núcleo da proteção básica, enquanto as tecnologias de isolamento CC e de quarto de comprimento de onda são projetos essenciais para alcançar funções específicas.

1. Tipo de tubo de descarga de gás

Princípio de funcionamento: Baseado no princípio da descarga de ruptura dielétrica em um espaço de gás. Quando a tensão entre os terminais excede a rigidez dielétrica do gás inerte interno, o gás é ionizado, formando um plasma que proporciona um caminho de baixíssima impedância para desviar rapidamente a corrente de surto para o terra. Pertence à categoria de dispositivos de dissipação de energia.

Características técnicas:

Vantagens: A corrente de descarga nominal (In) e a corrente de descarga máxima (Imax) são extremamente altas (normalmente superiores a 10 kA), e a capacidade de gerenciamento de energia é muito forte; a capacitância entre eletrodos é extremamente baixa (normalmente <1 pF), resultando em impacto desprezível na perda de inserção e na taxa de onda estacionária para sinais de alta frequência.

Desvantagens: Tempo de resposta relativamente longo (na ordem de centenas de nanossegundos); grande dispersão na tensão de ignição, resultando em maior tensão residual; em sistemas CC ou CA de baixa frequência, pode ocorrer um fenômeno de "corrente de sustentação" após a descarga devido à tensão do sistema manter o arco, o que precisa ser considerado no projeto do circuito.

Aplicação: Utilizado principalmente como dispositivo de primeiro nível (proteção básica) ou para proteção primária de sinais de radiofrequência de banda larga, sendo responsável por dissipar a maior parte da energia de descargas atmosféricas ou surtos de comutação.

2. Tipo limitador de tensão semicondutor

Princípio de funcionamento: Utiliza as características não lineares de tensão-corrente de uma junção PN semicondutora. Quando a tensão de surto excede sua tensão de fixação, a impedância do dispositivo cai drasticamente, absorvendo ou desviando a energia da sobretensão e limitando a tensão entre os terminais a um valor predeterminado (tensão de fixação). Pertence ao tipo de dispositivo de fixação de tensão. Os principais componentes incluem:

Diodo supressor de tensão transiente (TVS): Baseado nos princípios de ruptura por avalanche ou Zener, possui um tempo de resposta extremamente rápido (picossegundos) e uma tensão de fixação precisa.

Tubo de descarga semicondutora (TSS): Baseado no princípio do tiristor, é um dispositivo de "comutação" que mantém uma tensão de estado ligado muito baixa após a condução.

Características técnicas:

Vantagens: Velocidade de resposta extremamente rápida; tensão de fixação (Up) baixa e consistente, proporcionando um alto nível de proteção; baixa tensão de estado ligado em dispositivos do tipo TSS, facilitando a descarga de alta corrente.

Desvantagens: A capacidade de condução de corrente e a tolerância à energia de pulso único/múltiplo são muito inferiores às dos tubos de descarga de gás; a capacitância de junção dos diodos TVS é relativamente alta, o que pode ter um certo impacto na transmissão de sinais de ultra-alta frequência.

Aplicações: Frequentemente utilizado como proteção de segundo nível (proteção fina) ou de nível único, para proteger interfaces de chips sensíveis à tensão, sendo especialmente adequado para linhas de sinal digital e de radiofrequência de baixa potência e alta frequência.

3. Tecnologia de isolamento CC

Princípio de funcionamento: Um capacitor de desacoplamento de radiofrequência de alta tensão é conectado em série no caminho do sinal do circuito de proteção. Este capacitor apresenta baixa impedância para sinais CA na faixa de frequência de operação, garantindo uma transmissão de sinal estável; ele apresenta alta impedância para CC e surtos de baixa frequência, bloqueando assim a componente CC.

Objetivo principal:

Solução para problemas de continuidade de corrente do GDT: Quando usado em conjunto com um GDT, ele pode bloquear efetivamente a tensão CC de operação do sistema, garantindo que o GDT extinga o arco de forma confiável após uma sobretensão. Este é um componente auxiliar essencial para aplicações confiáveis de GDT.

Isolamento de potencial CC do sistema: Utilizado em sistemas de radiofrequência que requerem isolamento de potencial CC, como portas de antena de estação base com alimentação remota.

Essência técnica: Este é um projeto de circuito auxiliar crítico que garante o funcionamento normal dos dispositivos de proteção principais (especialmente GDTs) e atende aos requisitos de interface elétrica do sistema, em vez de ser um tipo de proteção independente.

4. Tecnologia de proteção contra curto-circuito de um quarto de comprimento de onda

Princípio de funcionamento: Baseado na teoria de linhas de transmissão. Uma linha de transmissão com impedância característica Z0 e comprimento λ/4 (onde λ é o comprimento de onda na frequência de operação), quando curto-circuitada em sua extremidade, apresenta idealmente uma impedância infinita na entrada. Na frequência de operação, o sinal passa sem perdas; quando uma sobretensão de baixa frequência (cuja frequência corresponde a um comprimento de onda muito maior que esse comprimento físico) chega, essa estrutura atua como um caminho de baixa impedância, direcionando a energia para o terra.

Características técnicas:

Vantagens: Estrutura física puramente passiva, sem limitações de vida útil e altíssima confiabilidade; excelente desempenho em termos de perda de inserção e relação de onda estacionária de tensão (VSWR) próximo à frequência de operação; alta capacidade de gerenciamento de potência, capaz de suportar alta potência de onda contínua.

Desvantagens: Proteção de banda estreita, transparente apenas para sinais de banda estreita próximos à frequência central projetada; o tamanho físico está relacionado à frequência de operação, resultando em tamanho maior para aplicações de baixa frequência; alto custo de fabricação.

Cenários de aplicação: Este produto foi projetado especificamente para proteção contra surtos em sistemas de transmissão de radiofrequência de alta potência e banda estreita, como os terminais de saída de transmissores de estações base de comunicação em faixas de frequência específicas e canais de transmissão de radar. É uma solução dedicada de alto desempenho para esses tipos de aplicações.