浪涌防护器件的选择和设计---压敏电阻(MOV)
压敏电阻由金属氧化物(主要是氧化锌)材料组成,属箝位型器件,利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路保护。压敏电阻是目前在电子产品中使用最广泛的浪涌抑制器件。
压敏电阻V-A特性:
压敏电阻V-A特性:
压敏电阻的主要参数特性:
- V1mA
压敏电压,即压敏电阻通过1mA电流时,压敏电阻两端的电压。压敏电压的误差范围一般是±10%。在试验和实际使用中,通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。
- VAC , VDC
可以长时间施加在压敏电阻两端的电压值,此时认为压敏电阻是不导通的,其漏电流很小。VAC为 交流有效值,VDC为直流电压。一般VAC≈0.64V1mA,VDC≈0.83V1mA。
- 最大冲击电流 Ip
压敏电阻可承受的单次最大浪涌电流,一般采用8/20μs 波形对其施加冲击。
- 最大箝位电压(限制电压)VC:
最大箝位电压值是指给压敏电阻施加规定的8/20μs波冲击电流IX(A)时压敏电阻上呈现的电压。
实际使用中,压敏电压越高,施加的冲击电流越大,限制电压(或称残压)就越高,可从产品给出的V-I曲线上查到。
实际使用中,压敏电压越高,施加的冲击电流越大,限制电压(或称残压)就越高,可从产品给出的V-I曲线上查到。
- 额定能量 E
可吸收的规定波形单次脉冲能量的最大值。一般采用10/1000μs 波形或 2ms 方波进行测量。
- 额定功率 Pm
指压敏电阻在室温下,连续承受多次冲击,且各次冲击之间间隔时间较短,因而有热积累效应的情况下,能够承受的最大平均功率。尽管压敏电阻能承受很大的脉冲功率,但能承受的平均功率却很小。
- 电容C0
电容,指压敏电阻两电极间呈现的电容,一般测试条件为:1kHz,1Vrms 偏压下测量的电容值。一般在几pF~几百nF的范围内。体积越小,压敏电压越高,电容越小。
- 漏电流Il:
给压敏电阻施加最大直流电压Vdc时流过的电流。测量漏电流时,通常给压敏电阻加上Vdc=0.83V1mA的电压(有时也用0.75V1mA)。一般要求静态漏电流Il≤20μA(也有要求≤10μA的)。在实际使用中,更关心的不是静态漏电流值本身的大小,而是它的稳定性,即在冲击试验后或在高温条件下的变化率。在冲击试验后或在高温条件下其变化率不超过一倍,即认为是稳定的。
压敏电阻MOV特点:
●通流量较大,一般在数十KA;
●残压较高,因此需要配合其他次级保护器件;
●寄生电容较大,在nF左右,因此高速信号限制使用,交流时漏电流较大;
●反应时间较快,在数十nS级别;
●使用寿命较短,损坏模式短路较多。
压敏电阻的选型:
压敏电阻的选型重要的几个参数为:最大允许电压、最大钳位电压、能承受的浪涌电流。
首先应保证压敏电阻最大允许电压大于电源输出电压的最大值;
其次应保证最大钳位电压不会超过后级电路所允许的最大浪涌电压;
最后应保证流过压敏电阻的浪涌电流不会超过其能承受的浪涌电流。
压敏电压,即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值,大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值,其产品的压敏电压范围可以从10-9000V不等。可根据具体需要正确选用。根据多年的工作经验总结出,在交流电流中,要选用压敏电压为额定电压2.2~2.5倍的压敏电阻;在直流电路中,要选用压敏电压为直流电压额定值1.8~2倍的压敏电阻。
最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下,对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言,压敏电压的变化不超过±10%时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命,压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于规格书中给出的产品最大通流量。从保护效果出发,要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下,实际发生的通流量是很难精确计算的,则选用2-20KA的产品。当一个压敏电阻满足不了标称放电电流的要求时,应采用多个压敏电阻并联使用。有时为了降低限制电压,即使标称放电电流满足要求也采用多个压敏电阻并联。要特别注意的是,压敏电阻并联使用时,一定要严格挑选参数一致的进行配对,以保证电流的均匀分配。