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陶瓷气体放电管（Gas Discharge Tubes）GDT俗称防雷管，采用陶瓷密闭封装，其内部充有惰性气体，当放电管的两端出现异常过电压的时候，内部的惰性气体会击穿，此时放电管两电极间形成低电阻通道，将浪涌电流泄放，从而保护后端的电子电路。

因为GDT有浪涌泄放能力强、绝缘阻抗高及结电容低的特点，在电子产品中有着广泛的应用。它经常会出现在电子产品的网络接口、电话接口、工业控制总线等信号线路中，也会出现在电子产品的交流或直流电源接口中。通过对近几年客户的调查和反馈，我们发现有些工程师对放电管的认识存在一定的误区，特别是放电管在电源接口的应用上，我们通过几个典型的案例来进行了解和分析：

1） 2009年，北京一位仪表产品研发的工程师，反馈他们的仪表自从安装以来的3个月时间里，陆续从现场返回很多台烧坏的设备，比率接近10%，烧坏的电路是AC220V接头到放电管部分，此部分的PCB铜箔多数烧完或烧断，导致产品无法工作；部分烧毁的电路如图1

2）2010年8月，一位工程师反馈他们所生产的一款工业交换机的DC48电源电路烧毁严重，毁坏的电路也是电源头到放电管的回路部分，半年左右从现场返回的不良比率5%左右；

图1 烧毁的电路板

类似的案例近几年屡次发生，损坏的比率往往要高于正常返修率的数倍甚至数十倍，因此这些产品的质量事故都对企业造成了较大的经济损失，也对企业的品牌形象有较大的负面影响。

通过对损坏产品的电源电路进行分析发现有一个共同点：即所采用的GDT都直接跨接在电源线路两端，如下图，（其中图2（b）零线火线如果接反，GDT相当于接在火线）。这种设计很明显忽视了放电管的续流问题，即当放电管动作后，续流的维持电压可能低至10-30V，在上述两个例子中电源的电压都满足这个条件，因此就会出现即使在过电压消失以后，放电管仍然有可能维持短路的状态。

图2 烧坏的交流电源入口电路

图3 烧坏的直流电源入口电路

大家知道短路的时候电流通常会很大，这个时候通常会烧保险丝，如果没有保险丝或者用的保险丝的电流过大，可能先烧坏印制板。总之这种情况一旦发生，产品必然没有办法继续工作，需要返修或者更换。

因此为了解决GDT续流的问题，需要在电路中与它串联另一种保护器件（压敏电阻、瞬态抑制二极管等），这种器件需要能在过电压消失的时候自动关闭，如下图4经典的“3+1”结构 ---3颗压敏电阻和1颗陶瓷气体放电管组成的差模和共模防护：

图4 经典的3+1结构

我们知道1.压敏电阻的漏电流会加速压敏电阻的老化；2.共模接地的压敏电阻的漏电流会导致机壳带电。因此不管从寿命角度还是从安全角度，减小共模漏电流非常重要。而这里的压敏的漏电流主要有两个部分：直流漏电流和交流漏电流。直流漏电流和绝缘电阻相关，交流漏电流主要和寄生电容相关，此处的MOV1和MOV2共用的GDT，因绝缘阻抗1G甚至10G欧以上，结电容低至0.5pf，能近乎完美地消除这两种漏电流，提高安全性和可靠性。

我们注意到MOV3没有与GDT串联，是不是也可以同样增加GDT ？或者说图5和图6哪个更好？因为差模的漏电流影响的是功耗和寿命，不至于影响人身安全，又因为串联后或多或少会影响防护的响应速度，因此差模中的放电管可以视被保护的电路特点来决定是否添加。

图5

图6

另外我们知道浪涌防护电路的开启电压越低，其动作起来会越快，比如图4中的MOV通常选型470V或560V，GDT为470V或600V，但是很多电子产品在申请相关认证的时候被要求做绝缘电阻和耐电压试验，这属于一项最常规的安规试验项目，其中需要在电源线和金属机壳之间施加短时间高压，高压通常是工作电压的几倍以上，比如1500VAC，要求泄漏电流不超过一定规范（一般要求5mA-20mA）。

当在施加AC1500V（峰值电压超过2KV）的耐电压试验时，因为MOV和GDT已充分击穿，所以产生的电流会远超过5mA的要求，因此试验结果肯定会被判为不合格，我们也因此接到过很多例类似的案例咨询。针对这种电路，最为简单和有效的方法是将GDT的击穿电压调整到2500V或以上，这样可以兼顾两种试验性能要求的同时，也可以保证封装的基本一致。

GDT在电源接口的应用不限于以上几种情景，在电子产品的GND与PGND之间安装GDT，当两者之间突现高压的时候，可以提供瞬间的等电位，避免打火等安全隐患。

总之，在电源电路中GDT的作用广泛，可以提高产品的安全性、工作寿命等，但如果应用不当，不但起不到保护作用，反而可能带来意想不到的问题，因此在设计之初了解周全，是提高产品可靠性的必要条件，也是避免麻烦的最好的办法。

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