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        壓敏電阻在過(guò)壓保護(hù)中的應(yīng)用

        作者: 時(shí)間:2015-10-30 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          過(guò)壓保護(hù)的使用要點(diǎn):

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/282109.htm

          過(guò)壓保護(hù)的使用原則是在其接入被保護(hù)設(shè)備后,不能影響設(shè)備的正常運(yùn)行,又能有效地對(duì)設(shè)備實(shí)施瞬時(shí)過(guò)壓保護(hù)。為此,除了過(guò)壓保護(hù)的技術(shù)參數(shù)外,在實(shí)際選擇時(shí)還要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題:

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻使用要點(diǎn)一:通流容量選擇

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻可用在可控硅整流器的保護(hù)上;3kA的用在電器設(shè)備的浪涌吸收上;5kA的用在對(duì)雷擊及電子設(shè)備的過(guò)電壓吸收上;10kA的用在對(duì)雷擊的保護(hù)上。按后者,常用綜合波(發(fā)生器開(kāi)路輸出時(shí)產(chǎn)生1.2/50μs的電壓波;短路輸出時(shí)產(chǎn)生8/20μs的電流波;發(fā)生器的內(nèi)阻為2Ω)來(lái)在線(xiàn)考核設(shè)備對(duì)抗雷擊浪涌干擾的能力。在4kV試驗(yàn)時(shí),保護(hù)器吸收的最大電流可達(dá)2kA;對(duì)6kV的試驗(yàn),吸收電流的最大值為3kA。但在實(shí)際選擇時(shí),還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大所選過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的通流容量。

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻使用要點(diǎn)二:固有寄生電容

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻有一個(gè)固有電容問(wèn)題,根據(jù)外形尺寸和標(biāo)稱(chēng)電壓的不同,其值在數(shù)百至數(shù)千pF之間。過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的固有電容決定了它不適合在高頻場(chǎng)合下使用,否則會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行;適合在工頻系統(tǒng)里使用,如用作電源進(jìn)線(xiàn)的保護(hù)、可控硅整流器的保護(hù)等。

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻使用要點(diǎn)三:壓敏電壓選擇

          考慮到過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻實(shí)際的壓敏電壓與標(biāo)稱(chēng)電壓之間的偏差(應(yīng)考慮為標(biāo)稱(chēng)電壓的1.1~1.2倍)、交流電路中電源電壓可能的波動(dòng)范圍(應(yīng)考慮為額定電壓的1.4~1.5倍)、交流電壓峰值和有效值之間的關(guān)系(應(yīng)考慮1.4倍),所以,應(yīng)選用壓敏電壓為額定電壓2.2~2.5倍的過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻。

          一般來(lái)說(shuō),過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的選用是選擇標(biāo)稱(chēng)通流容量和壓敏電壓V1mA兩個(gè)參數(shù)。

          1、所謂通流容量,即最大脈沖電流的峰值。

          在環(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過(guò)壓保護(hù)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)的過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻并聯(lián)使用,并聯(lián)后的壓敏電不變,其通流量為各單只過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻數(shù)值之和。要求并聯(lián)的過(guò)壓保護(hù)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過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻。

          2、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直流電流通入過(guò)壓保護(hù)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。可根據(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過(guò)壓保護(hù)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,則過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻電壓值V1mA=1.5Vp=1.5×1.414×220V=476V,V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V,因此過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的擊穿電壓可選在470-480V之間。

          通常,過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的技術(shù)指標(biāo)主要有哪些?

          對(duì)于選擇過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻來(lái)說(shuō),哪些指標(biāo)是必須考慮的?對(duì)信號(hào)傳輸線(xiàn)路,進(jìn)行ESD防護(hù),須考慮:

          (1)過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻最大工作電壓大于電路工作電壓;

          (2)過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻電容量與信號(hào)傳輸速率相匹配,即過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻在信號(hào)傳輸時(shí),對(duì)信號(hào)沒(méi)有衰減

          (3)過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻耐ESD能力與整機(jī)要求相符。

          對(duì)電源線(xiàn)路,進(jìn)行感應(yīng)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓防護(hù),須考慮:

          (1)過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻最大工作電壓大于電路工作電壓;

          (2)過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的最大峰值電流、能量耐量須大于電路中可能出現(xiàn)的感應(yīng)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓幅值。在電路結(jié)構(gòu)、空間位置、設(shè)計(jì)成本許可的條件下,盡可能選用電容量大或尺寸大的產(chǎn)品。

          實(shí)際上,任何一種片式氧化鋅過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻,均能進(jìn)行感應(yīng)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、ESD防護(hù)。

          以上就是過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻相關(guān)內(nèi)容的解讀,望大家有用。

          為安全和正確使用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻,今天分享有關(guān)過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻在使用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。

          在應(yīng)用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻之前,應(yīng)當(dāng)了解過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的概念和原理,以及分類(lèi),才能正確使用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻。

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的概念和原理:

          “過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻”,意思是在一定電流電壓范圍內(nèi)電阻值隨電壓而變,或者是說(shuō)“電阻值對(duì)電壓敏感”的電阻器。

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的非線(xiàn)性特性,當(dāng)過(guò)電壓出現(xiàn)在過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的兩極間,過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的主要參數(shù)有:壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時(shí)間等。

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻有什么用?過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的最大特點(diǎn)是當(dāng)加在它上面的電壓低于它的閾值“UN”時(shí),流過(guò)它的電流極小,相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門(mén),當(dāng)電壓超過(guò)UN時(shí),它的阻值變小,這樣就使得流過(guò)它的電流激增而對(duì)其他電路的影響變化不大從而減小過(guò)電壓對(duì)后續(xù)敏感電路的影響。利用這一功能,可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過(guò)電壓,保護(hù)電路免受過(guò)電壓的損害。

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻廣泛的被應(yīng)用在電子線(xiàn)路中,來(lái)防護(hù)因?yàn)殡娏?yīng)系統(tǒng)的瞬時(shí)電壓突變所可能對(duì)電路的傷害。當(dāng)高壓來(lái)到時(shí),過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的電阻降低而將電流予以分流,防止受到過(guò)大的瞬時(shí)電壓破壞或干擾。因而保護(hù)了敏感的電子組件。

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的分類(lèi):

          根據(jù)使用目的的不同,可將過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻區(qū)分為兩大類(lèi):1、電路功能用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻,2、保護(hù)用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻。

          1、電路功能用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻主要應(yīng)用于瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù),但是它的類(lèi)似于半導(dǎo)體穩(wěn)壓管的伏安特性,還使它具有多種電路元件功能,例如可用作:

          (1)直流電瓶移位元件。

          (2)直流:高壓小電流穩(wěn)壓元件,其穩(wěn)定電壓可高達(dá)數(shù)千伏以上,這是硅穩(wěn)壓管無(wú)法達(dá)到的。

          (3)電壓波動(dòng)檢測(cè)元件。

          (4)熒光啟動(dòng)元件。

          (5)均壓元件。

          2、保護(hù)用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻

          (1)根據(jù)施加在過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻上的連續(xù)工作電壓的不同,可將跨電源線(xiàn)用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻器區(qū)分為交流用或直流用兩種類(lèi)型,過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻在這兩種電壓應(yīng)力下的老化特性表現(xiàn)不同。

          (2)根據(jù)過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻承受的異常過(guò)電壓特性的不同,可將過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻區(qū)分為高功率型,高能型和浪涌抑制型這三種類(lèi)型。

          ★高功率型:是指用于吸收周期出現(xiàn)的連續(xù)脈沖群的過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻器,例如并接在開(kāi)關(guān)電源變換器上的過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻,這里沖擊電壓周期出現(xiàn),且周期可知,能量值一般可以計(jì)算出來(lái),電壓的峰值并不大,但因出現(xiàn)頻率高,其平均功率相當(dāng)大。

          ★高能型:指用于吸收發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線(xiàn)圈,起重電磁鐵線(xiàn)圈等大型電感線(xiàn)圈中的磁能的壓敏電壓器,對(duì)這類(lèi)應(yīng)用,主要技術(shù)指標(biāo)是能量吸收能力。

          ★浪涌抑制型:是指用于抑制雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓等瞬態(tài)過(guò)電壓的過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻器,這種瞬態(tài)過(guò)電壓的出現(xiàn)是隨機(jī)的,非周期的,電流電壓的峰值可能很大。絕大多數(shù)過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻器都屬于這一類(lèi)。

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻器的保護(hù)功能,絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合下,是可以多次反復(fù)作用的,但有時(shí)也將它做成電流保險(xiǎn)絲那樣的“一次性”保護(hù)器件。例如并接在某些電流互感器負(fù)載上的帶短路接點(diǎn)過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻。

          (3)區(qū)分電源保護(hù)用,還是信號(hào)線(xiàn),數(shù)據(jù)線(xiàn)保護(hù)用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻器,它們要滿(mǎn)足不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

          知道如何正確使用過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻后,應(yīng)該清楚過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的安全性。

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的安全性問(wèn)題:

          過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻起火燃燒的表觀現(xiàn)象,大體上可分為暫態(tài)過(guò)電壓破壞和老化失效兩種類(lèi)型。

          1、暫態(tài)過(guò)電壓破壞,這是指較強(qiáng)的暫態(tài)過(guò)電壓使電阻體穿孔,導(dǎo)致更大的電流而高熱起火。整個(gè)過(guò)程在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生,以至電阻體上設(shè)置的熱熔接點(diǎn)來(lái)不及熔斷。在三相電源保護(hù)中,N-PE線(xiàn)之間的過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻器燒壞起火的事故概率較高,多數(shù)是屬于這一種情況。相應(yīng)的對(duì)策集中在過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻損壞后不起火。一些過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻的應(yīng)用技術(shù)資料中,推薦與過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻串聯(lián)電流熔絲(保險(xiǎn)絲)進(jìn)行保護(hù)。

          2、老化失效,這是指電阻體的低阻線(xiàn)性化逐步加劇,漏電流惡性增加且集中流入薄弱點(diǎn),薄弱點(diǎn)材料融化,形成1kΩ左右的短路孔后,電源繼續(xù)推動(dòng)一個(gè)較大的電流灌入短路點(diǎn),形成高熱而起火。這種事故通??梢酝ㄟ^(guò)一個(gè)與過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻串聯(lián)的熱熔接點(diǎn)來(lái)避免。熱熔接點(diǎn)應(yīng)與電阻體有良好的熱耦合,當(dāng)最大沖擊電流流過(guò)時(shí)不會(huì)斷開(kāi),但當(dāng)溫度超過(guò)電阻體上限工作溫度時(shí)即斷開(kāi)。研究結(jié)果表明,若過(guò)壓保護(hù)壓敏電阻存在著制造缺陷,易發(fā)生早期失效,強(qiáng)度不大的電沖擊的多次作用,也會(huì)加速老化過(guò)程,使老化失效提早出現(xiàn)。

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