피뢰기(Lightning arrester)로 사용되는 대표적인 소자 중 하나가 GDT(Gas Discharge Tube, 가스 방전관)입니다. GDT는 두 전극 사이에 불활성 혼합 가스를 주입하고 유리로 밀봉한 장치입니다. 전압이 GDT의 정격 전압을 초과하면, 상승한 전압으로 인해 내부의 가스가 이온화되어 전기가 통하게 되면서 과전압을 접지로 방전하게 됩니다.
올바른 피뢰기 선택하기 위해 고려해야 할 주요 성능 사양은 무엇인가요?
- DC 방전 개시 전압 (DC 항복 전압)
- 최대 임펄스 방전 개시 전압 (최대 펄스 항복 전압)
- 공칭 임펄스 방전 전류
- 임펄스 수명
GDT 선택 시, DC 항복 전압과 펄스 항복 전압의 차이에 주의해야 합니다. DC 항복 전압은 회로의 동작 전압을 기준으로 선정해야 하며, 보호하려는 회로의 최대 동작 전압보다 높아야 합니다. 그렇지 않으면 회로의 정상적인 동작에 영향을 줄 수 있습니다.
펄스 항복 전압은 서지 시험 레벨을 고려해야 합니다. 서지 시험에는 상승 시간이 마이크로초 단위인 펄스 파형이 사용되며, 대표적으로는 8/20μs 전류 파형과 10/700μs 전압 파형이 있습니다. 이 펄스 파형들은 GDT의 펄스 항복 전압 측정 시 사용하는 1000V/μs 전압 상승률과 같은 마이크로초 자릿수 수준입니다. 예를 들어, 10/700μs 파형으로 4000V의 서지 시험을 진행한다면, GDT의 펄스 항복 전압이 4000V보다 낮아야만 시험 중 GDT가 도통 될 수 있습니다.
마지막으로 회로 설계 레이아웃에 맞는 적절한 패키지/폼 팩터를 선택해야 합니다. GDT 소자의 패키지 크기는 장치의 보호 수준을 어느 정도 반영합니다. 일반적으로 GDT의 크기가 클수록 임펄스 전류를 견디는 능력이 강해져 보호 성능도 높아지며, 크기가 작을수록 그 반대입니다.
영문 원본: Tips for choosing the performance specifications of lightning arresters