《電子技術(shù)應(yīng)用》
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壓敏電阻的先擇與使用
摘要: 壓敏電阻的測(cè)量:壓敏電阻一般并聯(lián)在電路中使用,當(dāng)電阻兩端的電壓發(fā)生急劇變化時(shí),電阻短路將電流保險(xiǎn)絲熔斷,,起到保護(hù)作用,。壓敏電阻在電路中,常用于電源過(guò)壓保護(hù)和穩(wěn)壓,。測(cè)量時(shí)將萬(wàn)用表置10k檔,,表筆接于電阻兩端,萬(wàn)用表上應(yīng)顯示出壓敏電阻上標(biāo)示的阻值,,如果超出這個(gè)數(shù)值很大,,則說(shuō)明壓敏電阻已損.
Abstract:
Key words :

壓敏電阻的測(cè)量:壓敏電阻一般并聯(lián)在電路中使用,當(dāng)電阻兩端的電壓發(fā)生急劇變化時(shí),,電阻短路將電流保險(xiǎn)絲熔斷,,起到保護(hù)作用。壓敏電阻在電路中,,常用于電源過(guò)壓保護(hù)和穩(wěn)壓,。測(cè)量時(shí)將萬(wàn)用表置10k檔,表筆接于電阻兩端,,萬(wàn)用表上應(yīng)顯示出壓敏電阻上標(biāo)示的阻值,,如果超出這個(gè)數(shù)值很大,則說(shuō)明壓敏電阻已損

壓敏電阻標(biāo)稱(chēng)參數(shù)

壓敏電阻用字母“MY”表示,,如加J為家用,,后面的字母W、G,、P,、L、H,、Z,、B、C,、N,、K分別用于穩(wěn)壓、過(guò)壓保護(hù),、高頻電路,、防雷,、滅弧、消噪,、補(bǔ)償,、消磁、高能或高可靠等方面,。壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量,,但不能承受毫安級(jí)以上的持續(xù)電流,在用作過(guò)壓保護(hù)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn),。壓敏電阻的選用,,一般選擇標(biāo)稱(chēng)壓敏電壓V1mA和通流容量?jī)蓚€(gè)參數(shù)。

  1,、所謂壓敏電壓,,即擊穿電壓或閾值電壓。指在規(guī)定電流下的電壓值,,大多數(shù)情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時(shí)測(cè)得的電壓值,,其產(chǎn)品的壓敏電壓范圍可以從10-9000V不等??筛鶕?jù)具體需要正確選用,。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC,式中,,Vp為電路額定電壓的峰值,。VAC為額定交流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要的,,它關(guān)系到保護(hù)效果與使用壽命,。如一臺(tái)用電器的額定電源電壓為220V,則壓敏電阻電壓值V1mA=1.5Vp=1.5××220V=476V,,V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V,,因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470-480V之間。

  2,、所謂通流容量,,即最大脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為25℃情況下,對(duì)于規(guī)定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言,,壓敏電壓的變化不超過(guò)± 10%時(shí)的最大脈沖電流值,。為了延長(zhǎng)器件的使用壽命,ZnO壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊(cè)中給出的產(chǎn)品最大通流量,。然而從保護(hù)效果出發(fā),,要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下,,實(shí)際發(fā)生的通流量是很難精確計(jì)算的,,則選用2-20KA的產(chǎn)品,。如手頭產(chǎn)品的通流量不能滿(mǎn)足使用要求時(shí),,可將幾只單個(gè)的壓敏電阻并聯(lián)使用,,并聯(lián)后的壓敏電不變,其通流量為各單只壓敏電阻數(shù)值之和,。要求并聯(lián)的壓敏電阻伏安特性盡量相同,,否則易引起分流不均勻而損壞壓敏電阻。
壓敏電阻器的應(yīng)用原理

壓敏電阻器是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件,,可以用來(lái)代替瞬態(tài)抑制二極管,、齊納二極管和電容器的組合。壓敏電阻器可以對(duì)IC及其它設(shè)備的電路進(jìn)行保護(hù),,防止因靜電放電,、浪涌及其它瞬態(tài)電流(如雷擊等)而造成對(duì)它們的損壞。使用時(shí)只需將壓敏電阻器并接于被保護(hù)的IC或設(shè)備電路上,,當(dāng)電壓瞬間高于某一數(shù)值時(shí),,壓敏電阻器阻值迅速下降,導(dǎo)通大電流,,從而保護(hù)IC或電器設(shè)備,;當(dāng)電壓低于壓敏電阻器工作電壓值時(shí),壓敏電阻器阻值極高,,近乎開(kāi)路,,因而不會(huì)影響器件或電器設(shè)備的正常工作。

壓敏電阻的選用

選用壓敏電阻器前,,應(yīng)先了解以下相關(guān)技術(shù)參數(shù):標(biāo)稱(chēng)電壓是指在規(guī)定的溫度和直流電流下,,壓敏電阻器兩端的電壓值。漏電流是指在25℃條件下,,當(dāng)施加最大連續(xù)直流電壓時(shí),,壓敏電阻器中流過(guò)的電流值。等級(jí)電壓是指壓敏電阻中通過(guò)8/20等級(jí)電流脈沖時(shí)在其兩端呈現(xiàn)的電壓峰值,。通流量是表示施加規(guī)定的脈沖電流(8/20μs)波形時(shí)的峰值電流,。浪涌環(huán)境參數(shù)包括最大浪涌電流Ipm(或最大浪涌電壓Vpm和浪涌源阻抗Zo)、浪涌脈沖寬度Tt,、相鄰兩次浪涌的最小時(shí)間間隔Tm以及在壓敏電阻器的預(yù)定工作壽命期內(nèi),,浪涌脈沖的總次數(shù)N等。

3.1 標(biāo)稱(chēng)電壓選取
一般地說(shuō),,壓敏電阻器常常與被保護(hù)器件或裝置并聯(lián)使用,,在正常情況下,壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應(yīng)低于標(biāo)稱(chēng)電壓,,即使在電源波動(dòng)情況最壞時(shí),,也不應(yīng)高于額定值中選擇的最大連續(xù)工作電壓,,該最大連續(xù)工作電壓值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)電壓值即為選用值。對(duì)于過(guò)壓保護(hù)方面的應(yīng)用,,壓敏電壓值應(yīng)大于實(shí)際電路的電壓值,,一般應(yīng)使用下式進(jìn)行選擇:
VmA=av/bc
式中:a為電路電壓波動(dòng)系數(shù),一般取1.2,;v為電路直流工作電壓(交流時(shí)為有效值),;b為壓敏電壓誤差,一般取0.85,;c為元件的老化系數(shù),,一般取0.9;
這樣計(jì)算得到的VmA實(shí)際數(shù)值是直流工作電壓的1.5倍,,在交流狀態(tài)下還要考慮峰值,,因此計(jì)算結(jié)果應(yīng)擴(kuò)大1.414倍。另外,,選用時(shí)還必須注意:
(1) 必須保證在電壓波動(dòng)最大時(shí),,連續(xù)工作電壓也不會(huì)超過(guò)最大允許值,否則將縮短壓敏電阻的使用壽命,;
(2) 在電源線(xiàn)與大地間使用壓敏電阻時(shí),,有時(shí)由于接地不良而使線(xiàn)與地之間電壓上升,所以通常采用比線(xiàn)與線(xiàn)間使用場(chǎng)合更高標(biāo)稱(chēng)電壓的壓敏電阻器,。
壓敏電阻所吸收的浪涌電流應(yīng)小于產(chǎn)品的最大通流量,。

應(yīng) 用

電路浪涌和瞬變防護(hù)時(shí)的電路。對(duì)于壓敏電阻的應(yīng)用連接,,大致可分為四種類(lèi)型:

第一種類(lèi)型是電源線(xiàn)之間或電源線(xiàn)和大地之間的連接,,作為壓敏電阻器,最具有代表性的使用場(chǎng)合是在電源線(xiàn)及長(zhǎng)距離傳輸?shù)男盘?hào)線(xiàn)遇到雷擊而使導(dǎo)線(xiàn)存在浪涌脈沖等情況下對(duì)電子產(chǎn)品起保護(hù)作用,。一般在線(xiàn)間接入壓敏電阻器可對(duì)線(xiàn)間的感應(yīng)脈沖有效,,而在線(xiàn)與地間接入壓敏電阻則對(duì)傳輸線(xiàn)和大地間的感應(yīng)脈沖有效。若進(jìn)一步將線(xiàn)間連接與線(xiàn)地連接兩種形式組合起來(lái),,則可對(duì)浪涌脈沖有更好的吸收作用,。

第二種類(lèi)型為負(fù)荷中的連接,它主要用于對(duì)感性負(fù)載突然開(kāi)閉引起的感應(yīng)脈沖進(jìn)行吸收,,以防止元件受到破壞,。一般來(lái)說(shuō),只要并聯(lián)在感性負(fù)載上就可以了,,但根據(jù)電流種類(lèi)和能量大小的不同,,可以考慮與R-C串聯(lián)吸收電路合用。

第三種類(lèi)型是接點(diǎn)間的連接,,這種連接主要是為了防止感應(yīng)電荷開(kāi)關(guān)接點(diǎn)被電弧燒壞的情況發(fā)生,,一般與接點(diǎn)并聯(lián)接入壓敏電阻器即可,。

第四種類(lèi)型主要用于半導(dǎo)體器件的保護(hù)連接,這種連接方式主要用于可控硅,、大功率三極管等半導(dǎo)體器件,,一般采用與保護(hù)器件并聯(lián)的方式,以限制電壓低于被保護(hù)器件的耐壓等級(jí),,這對(duì)半導(dǎo)體器件是一種有效的保護(hù),。

 氧化鋅壓敏電阻存在的問(wèn)題

現(xiàn)有壓敏電阻在配方和性能上分為相互不能替代的兩大類(lèi):

4.1 高壓型壓敏電阻

高壓型壓敏電阻,,其優(yōu)點(diǎn)是電壓梯度高(100~250V/mm),、大電流特性好(V10kA/V1mA≤1.4)但僅對(duì)窄脈寬(2≤ms)的過(guò)壓和浪涌有理想的防護(hù)能力,能量密度較小,,(50~300)J/cm3,。

4.2 高能型壓敏電阻

高能型壓敏電阻,其優(yōu)點(diǎn)是能量密度較大(300J/cm3~750J/cm3),,承受長(zhǎng)脈寬浪涌能力強(qiáng),,但電壓梯度較低(20V/mm~500V/mm),大電流特性差(V10kA/V1mA>2.0),。

  這兩種配方的性能差別造成了許多應(yīng)用上的“死區(qū)”,,在10kV電壓等級(jí)的輸配電系統(tǒng)中廣泛采用了真空開(kāi)關(guān),由于它動(dòng)作速度快,、拉弧小,,會(huì)在操作瞬間造成極高過(guò)壓和浪涌能量,如果選用高壓型壓敏電阻加以保護(hù)(如避雷器),,雖然它電壓梯度高,、成本較低,但能量容量小,,容易損壞,;如果選用高能型壓敏電阻,雖然它能量容量大,,壽命較長(zhǎng),,但電壓梯度低,成本太高,,是前者的5~13倍,。

  在中小功率變頻電源中,過(guò)壓保護(hù)的對(duì)象是功率半導(dǎo)體器件,,它對(duì)壓敏電阻的大電流特性和能量容量的要求都很?chē)?yán)格,,而且要同時(shí)做到元件的小型化。高能型壓敏電阻在能量容量上可以滿(mǎn)足要求,,但大電流性能不夠理想,,小直徑元件的殘壓比較高,,往往達(dá)不到限壓要求;高壓型壓敏電阻的大電流特性較好,,易于小型化,,但能量容量不夠,達(dá)不到吸能要求,。中小功率變頻電源在這一領(lǐng)域壓敏電阻的應(yīng)用幾乎還是空白,。

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