這類浪涌保護器用于電話系統(tǒng)時通常叫做保安器。最早使用的就是如圖4.60所示的碳精塊保安器。早期電話及交換機需要保護的只有繼電器及其觸點、加感線圈、平衡網(wǎng)絡(luò)以及振鈴器之類的設(shè)備，要求不高。當雷電感應過電壓沿著電話線傳來時，該保安器經(jīng)過大約600 ~ 800us延時后，在預定電壓(一般額定電壓為450V)下導通，把雷電流從被保護設(shè)備中轉(zhuǎn)移出去。它除了保護設(shè)備、人員安全、防止火災之外，還能保護過電壓承受能力較高的機電設(shè)備，但不能保護電子設(shè)備。它的一個令人討厭的特性，就是把輸人沖擊電流中大部分能量又反射回電路里去了。

    國內(nèi)使用最多的是用氣體放電管做的保安器，它與碳精塊保安器- -樣，均屬于消弧型的。氣體放電管能夠處理高達20000A的巨大雷電流，直流點火電壓初期定為250 ~350V,后來為了防止工頻市電改為200 ~ 300V。該電壓下限受振鈴電壓限制，振鈴電壓為90土15V,加上直流電壓，最高可達165V (峰值還要高些)。當線路電阻為200Ω,再加上交換機的輸人電阻，若直流點火電壓低于180V,則大部分氣體放電管便不能點火了。圖4. 61示出我國郵電部已經(jīng)定型生產(chǎn)的六種氣體放電管保安器的電路原理，從這里可以看出保安器的發(fā)展趨勢。

    圖中I型僅具有過電壓保護性能，只適用于電纜交接箱，而其他五種則還兼有過電流保護及告警功能，它們普遍應用在總配線架(MOF)上。由于氣體放電管的響應時間較長，典型的為μs級,因此在點火之前，已有部分雷電流侵人到設(shè)備中，這對于程控交換機的保護十分不利。對此，有的采用了響應速度較快的氧化鋅壓敏電阻來作為保安器的主要元件。不過，這樣的保安器，其重復特性還不及氣體放電管保安器，多次動作后性能惡化，使用壽命較短，故在國外發(fā)達國家，大多數(shù)已改半導體放電管來做總配線架的保安器

    與氣體放電管相比，盡管半導體放電管具有很多優(yōu)點，但它的極間電容比氣體放電管的大。

   此外，在保安器中還存在PIC的不動作電流與動作時間有矛盾，以及一、二次防護不協(xié)調(diào)等問題。因此近來又出現(xiàn)- -種集成塊保安器，它的工作原理如圖4.62所示。其特點是應用集

CLP，將過電壓保護、過電流保護以及告警功能集成在同- -芯片上，通過選擇適當?shù)耐饩€開關(guān)K1、K2和熱告警開關(guān)K3，力求解決上述存在的問題，而內(nèi)部電力開關(guān)K4和Ks、K6和K7則利用硅PN結(jié)的工作原理設(shè)計，其特性與半導體放電管的伏安特性一樣。

    集成塊保安器的動作類似于雙向可控硅，具有開關(guān)性能，但雙向可控硅的觸發(fā)不是依賴控制電極而是由流經(jīng)器件的電流調(diào)節(jié)器件內(nèi)部電位分布來控制的。所有電子開關(guān)都是利用硅晶體內(nèi)部的電子和空穴傳輸原理來進行工作的。當線路上出現(xiàn)低壓過電流時，取樣電阻R1或R2的壓降增大。該壓降與過電壓參考值比較，即過電流檢測。若超過其參考電壓，門電路動作，導致線路上的電壓超過伏安特性中的U80，于是PN結(jié)導通而釋放電流。所以只要調(diào)節(jié)取樣電阻R1和R2的大小便能控制其不動作電流大于被保護線路的最大工作電流。當線路上遇到特大電流，外線開關(guān)K1、K2斷開，并在此之前由熱動作開關(guān)K3動作及輸出永久性告警信號。

    該保安器具有半導體放電管的所有優(yōu)點，其動作速度又比PTC快百萬倍，同時對于過電壓、過電流保護都是采用對地短路模式，失效也呈安全的短路模式，動作穩(wěn)定可靠，適用于傳輸速度為3MHz及以下的通信線路和設(shè)備，現(xiàn)在國外已在交換、傳輸和終端上應用了。

    用于計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)信息的雙絞線浪涌保護器，由于計算機系統(tǒng)工作的信號電平很低(如5V、12V等)、傳輸速率高(可達100Mbps)，故應特別重視對這兩方面的考慮。

    所有計算機信號浪涌保護器皆以反向偏置的半導體二極管作為主要元件。由于這類半導體二極管的耐沖擊能力都不太高，通常在前端需要采取適當?shù)摹按直Ｗo”。這類浪涌保護器的基本電路如圖4.63所示。當過電壓沿信號傳輸線傳來時，由于氣體放電管G的點火電壓通常在150~250V，需要較高的電壓和較長時間才能動作，所以在G放電前，半導體二極管D1或D2首先被擊穿(其中那只管子擊穿，取決于過電壓的極性)，D1或D2所在支路導通，通過暫態(tài)電流。隨著該電流的增大，RL支路上的壓降也相應增大，該壓降加在氣體放電管兩端，將促使其盡早放電。在G點火后，除提供- -條泄放大暫態(tài)電流的旁路通道、限制過電壓、保護RL與D1和D2之外，同時還因G導通后呈低阻狀態(tài)，從而產(chǎn)生反極性的反射波，以削弱過電壓波頭上升陡度，這樣便防止了D1或D2上大電流引發(fā)半導體二極管的熱擊穿。

   為了使半導體二極管不致被過電流燒壞，保護電路上的電阻R通常按下式來估算其最小值:

         Rmin=(Us-Uc)/Is

式中: Us為信號傳輸線上可能出現(xiàn)的瞬間過電壓幅值;

   Uc為半導體二極管的最大箝位電位;

Is,為半導體二極管的脈沖電流額定幅值。

   實際上，由于信號傳輸線上出現(xiàn)的瞬間過電壓幅值很難確定，因此電阻R的取值往往還是憑經(jīng)驗。對于雪崩二二極管，該電阻可達幾百甚至上千歐，而對于瞬態(tài)二極管，該電阻一般在3 ~ 10Ω，如果采用碳合成電阻，其功率為2W，而采用線繞電阻，則其功率為5- 12W,但后者的分布電感對抑制過電壓的波頭上升陡度非常有利。

   如果計算機系統(tǒng)工作電壓更低，信號浪涌保護器還可以采用如圖4.64所示帶三級保護的基本電路。在該電路中，第一級采用三極氣體放電管來泄放大部分的浪涌電流，亦即“粗保護”。第二級則利用電阻R1、電感L. 和電容C組成濾波器，用以排除干擾雜波。不過，為了簡化電路分析，本圖中為氧化鋅壓敏電阻，它可以在氣體放電管動作前直接抑制過電壓，保護后面的元件，而氣體放電管動作后，又可對放電管的殘壓進行箝位，以減輕后面元件的壓力。第三級采用齊納二極管或瞬態(tài)二極管將過電壓鉗制在設(shè)備的安全電平。出于抑制共模干擾的目的，計算機常常采用平衡模式傳輸信息，在這種線路上的兩路保護元件應具有相同的參數(shù)。

   當過電壓沿線路傳來時，壓敏電阻Rz首先導通。此時Rz支路上流過大約30A的電流，其端電壓約在53V左右。該電流在電阻R1上產(chǎn)生240V的壓降，于是加在壓敏電阻上的總壓達到293V。這樣高的電壓同樣作用到氣體放電管上，將促使點火電壓為300V的氣體放電管也會迅速動作。若將齊納二極管或瞬態(tài)二極管的最大箝位電位選定為4.7V，則流過該=二極管的電流為1..8A左右，因此在電阻Rz上將產(chǎn)生大約為48V的壓降，這樣就實現(xiàn)了壓敏電阻、齊納二極管或瞬態(tài)二極管，以及氣體放電管三者之間的合理配合。

   由于氣體放電管的響應速度不太適合信息系統(tǒng)防雷要求，國外開始采用半導體放電管來代替該保護電路中的氣體放電管。但是半導體放電管的極間電容比氣體放電管的大，再加上壓敏電阻的極間電容也大，它們對于高頻信號的吸收和衰減嚴重，從而使得信號正常傳輸?shù)念l帶變窄，傳輸信號上升前沿變壞。因此采用這種信號浪涌保護器時，在其輸出端應當安裝一個施密特觸發(fā)器，以恢復數(shù)字信號的波形。

   即便如此，也還存在著問題。計算機用浪涌保護器要求具有一定數(shù)字傳輸速率，它的接人不應當增加系統(tǒng)誤碼率。而該傳輸速率卻與頻帶及信嗓比密切相關(guān)，對于具有理想傳輸特性的信息通道而言，傳輸速率與頻帶寬度有如下關(guān)系:

Us=2fG

式中: us為信息通道的傳輸迷率(bit/s);
  fG為頻帶寬度(Hz)。
   由此可見，傳輸速率越快，信噪比越大，頻帶應越寬。于是對于大多數(shù)高速計算機網(wǎng)絡(luò)，信號浪涌保護器則只能采用反偏置半導體_二極管了，而“粗保護”不得不依靠在布線及防雷中采用其他措施來提供了。
   用于計算機網(wǎng)絡(luò)同軸粗纜或細纜的信號浪涌保護器，它們與天饋同軸防雷器屬于同--類型，而與雙絞線信號浪涌保護器的主要差別在于，當過電壓沿同軸信號傳輸線傳來時，其縱向過電壓實際上就是橫向過電壓。因而同軸電纜浪涌保護器的特性阻抗一般不能與同軸電纜的波阻抗完全匹配,當傳輸?shù)那靶胁ㄓ赏S電纜進入浪涌保護器時，會產(chǎn)生波反射而造成損耗。這種損耗是因保護器插入所致，故稱之為浪涌保護器的反射損耗A.,其定義為:

  Ar=20logsξ=20 logMOD(Z2-Z1)/(Z2+Z1)  

     Z2為浪涌保護器的特性阻抗;

    MOD為表示阻抗模的計算。
  工程中常用“駐波比(SWR)”這一術(shù)語來說明信號傳輸線的匹配情況，SWR與ξ的關(guān)系為:
  SWR=（1+|ξ|）/ （1-|ξ|）