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        壓敏電阻的選用要點及原則

        選伊薩,找光偉達

        壓敏電阻的選用要點及原則

        1、氧化鋅壓敏電阻器應用原理

        壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線性特性,當過電壓出現在壓敏電阻的兩極間,壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值,從而實現對后級電路的保護。壓敏電阻的主要參數有:壓敏電壓、通流容量、結電容、響應時間等。 壓敏電阻的響應時間為ns級,比空氣放電管快,比TVS管稍慢一些,一般情況下用于電子電路的過電壓保護其響應速度可以滿足要求。壓敏電阻的結電容一般在幾百到幾千pF的數量級范圍,很多情況下不宜直接應用在高頻信號線路的保護中,應用在交流電路的保護中時,因為其結電容較大會增加漏電流,在設計防護電路時需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大,但比氣體放電管小。 壓敏電阻器與被保護的電器設備或元器件并聯使用。當電路中出現雷電過電壓或瞬態操作過電壓Vs時,壓敏電阻器和被保護的設備及元器件同時承受Vs,由于壓敏電阻器響應速度很快,它以納秒級時間迅速呈現優良非線性導電特性(見圖3中擊穿區),此時壓敏電阻器兩端電壓迅速下降,遠遠小于Vs,這樣被保護的設備及元器件上實際承受的電壓就遠低于過電壓Vs,從而使設備及元器件免遭過電壓的沖擊。

        2、氧化鋅壓敏電阻器壓敏電壓的選擇

        根據被保護電源電壓選擇壓敏電阻器的規定電流下的電壓V1mA。一般選擇原則為:對于直流回路:V1mA≥2.0VDC對于交流回路:V1mA≥2.2V有效值

        特別指出對于壓敏電阻壓敏電壓的選擇標準是要高于供電電壓,在能夠滿足可以保護需要保護器件的的同時,盡可能選擇壓敏電壓高的壓敏電阻,這樣不僅可以保護器件,也能提高壓敏電阻的使用壽命。比如要保護的器件耐壓為Vdc=550Vdc,器件的工作電壓V=300Vdc,那么我們選擇壓敏電阻就應該是壓敏電壓為470V的壓敏電阻,壓敏電壓范圍是(423-517),壓敏電壓最大負誤差470-47=423Vdc大于器件的供電電壓300Vac,最大正誤差為470+47=517Vdc小于器件的耐壓550Vdc。

        選用時還必須注意:(1)必須保證在電壓波動最大時,連續工作電壓也不會超過最大允許值,否則將縮短壓敏電阻的使用壽命;(2)在電源線與大地間使用壓敏電阻時,有時由于接地不良而使線與地之間電壓上升,所以通常采用比線與線間使用場合更高標稱電壓的壓敏電阻器。

        3、通流量的選取

        通常產品給出的通流量是按產品標準給定的波形、沖擊次數和間隙時間進行脈沖試驗時產品所能承受的最大電流值。而產品所能承受的沖擊數是波形、幅值和間隙時間的函數,當電流波形幅值降低50%時沖擊次數可增加一倍,所以在實際應用中,壓敏電阻所吸收的浪涌電流應小于產品的最大通流量。

        4、應用

        圖1所示是采用壓敏電壓器進行電路浪涌和瞬變防護時的電路連接圖。對于壓敏電阻的應用連接,大致可分為四種類型: 第一種類型是電源線之間或電源線和大地之間的連接,如圖1(a)所示。作為壓敏電阻器,最具有代表性的使用場合是在電源線及長距離傳輸的信號線遇到雷擊而使導線存在浪涌脈沖等情況下對電子產品起保護作用。一般在線間接入壓敏電阻器可對線間的感應脈沖有效,而在線與地間接入壓敏電阻則對傳輸線和大地間的感應脈沖有效。若進一步將線間連接與線地連接兩種形式組合起來,則可對浪涌脈沖有更好的吸收作用。 第二種類型為負荷中的連接,見圖1(b)。它主要用于對感性負載突然開閉引起的感應脈沖進行吸收,以防止元件受到破壞。一般來說,只要并聯在感性負載上就可以了,但根據電流種類和能量大小的不同,可以考慮與R-C串聯吸收電路合用。 第三種類型是接點間的連接,見圖1(c)。這種連接主要是為了防止感應電荷開關接點被電弧燒壞的情況發生,一般與接點并聯接入壓敏電阻器即可?! 〉谒姆N類型主要用于半導體器件的保護連接,見圖1(d)。這種連接方式主要用于可控硅、大功率三極管等半導體器件,一般采用與保護器件并聯的方式,以限制電壓低于被保護器件的耐壓等級,這對半導體器件是一種有效的保護。

        5、選型原則

        如果電器設備耐壓水平Vo較低,而浪涌能量又比較大,則可選擇壓敏電壓V1mA較低、片徑較大的壓敏電阻器;如果Vo較高,則可選擇壓敏電壓V1mA較高的壓敏電阻器,這樣既可以保護電器設備,又能延長壓敏電阻使用壽命。 壓敏電阻器主要應用于各種電子產品的過電壓保護電路中,它有多種型號和規格。所選壓敏電阻器的主要參數(包括標稱電壓、最大連續工作電壓、最大限制電壓、通流容量等)必須符合應用電路的要求,尤其是標稱電壓要準確。標稱電壓過高,壓敏電阻器起不到過電壓保護作用,標稱電壓過低,壓敏電阻器容易誤動作或被擊穿。

        6、氧化鋅壓敏電阻器的使用方法 壓敏電阻器是一種無極性過電壓保護元件,無論是交流還是直流電路,只需將壓敏電阻器與被保護電器設備或元器件并聯即可達到保護設備的目的(如圖4所示)

        當過電壓幅值高于規定電流下的電壓,過電流幅值小于壓敏電阻器的最大峰值電流時(若無壓敏電阻器足以使設備元器件破壞),壓敏電阻器處于擊穿區,可將過電壓瞬時限制在很低的幅值上,此時通過壓敏電阻器的浪涌電流幅值不大(<100A/cm2),不足以對壓敏電阻器產生劣化;當過電壓幅值很高時,壓敏電阻器將過電壓限制在較低的水平上(小于設備的耐壓水平),同時通過壓敏電阻器的沖擊電流很大,使壓敏電阻器性能劣化即將失效,這時通過熔斷器的電流很大,熔斷器斷開,這樣既可使電器設備、元器件免受過電壓沖擊,也可避免由于壓敏電阻器的劣化擊穿造成線路L-N、L-PE之間短路(推薦的熔斷器規格見表1)。

        壓敏電阻器在電路的過電壓防護中,如果正常工作在圖3的預擊穿區和擊穿區,理論上是不會損壞的。但由于壓敏電阻器要長期承受電源電壓,電路中暫態過電壓、超能量過電壓隨機的不斷沖擊及吸收電路儲能元件釋放能量,因此,壓敏電阻器也是會損壞的,它的壽命根據所在電路經受的過電壓幅值和能量的不同而不同。

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