下面是相关知识，供参考
压敏电阻——浪涌保护知识分类：技术文章 更新时间：2006-05-31 16:47:42
压敏电阻的测量: 压敏电阻一般并联在电路中使用,当电阻两端的电压发生急剧变化时,电阻短路将电流保险丝熔断,起到保护作用.压敏电阻在电路中,常用于电源过压保护和稳压.测量时将万用表置10k档,表笔接于电阻两端,万用表上应显示出压敏电阻上标示的阻值,如果超出这个数值很大,则说明压敏电阻已损 压敏电阻标称参数 压敏电阻用字母“MY”表示,如加J为家用,后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面.压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量,但不能承受毫安级以上的持续电流,在用作过压保护时必须考虑到这一点.压敏电阻的选用,一般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数. 1、所谓压敏电压,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.一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC,式中,Vp为电路额定电压的峰值.VAC为额定交流电压的有效值.ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的,它关系到保护效果与使用寿命.如一台用电器的额定电源电压为220V,则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=1.5××220V=476V,V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V,因此压敏电阻的击穿电压可选在470-480V之间. 2、所谓通流容量,即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,ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量.然而从保护效果出发,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.如手头产品的通流量不能满足使用要求时,可将几只单个的压敏电阻并联使用,并联后的压敏电不变,其通流量为各单只压敏电阻数值之和.要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同,否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻. 压敏电阻器的应用原理 压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件,可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合.压敏电阻器可以对IC及其它设备的电路进行保护,防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流(如雷击等)而造成对它们的损坏.使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的IC或设备电路上,当电压瞬间高于某一数值时,压敏电阻器阻值迅速下降,导通大电流,从而保护IC或电器设备当电压低于压敏电阻器工作电压值时,压敏电阻器阻值极高,近乎开路,因而不会影响器件或电器设备的正常工作. 压敏电阻的选用 选用压敏电阻器前,应先了解以下相关技术参数:标称电压是指在规定的温度和直流电流下,压敏电阻器两端的电压值.漏电流是指在25℃条件下,当施加最大连续直流电压时,压敏电阻器中流过的电流值.等级电压是指压敏电阻中通过8/20等级电流脉冲时在其两端呈现的电压峰值.通流量是表示施加规定的脉冲电流(8/20μs)波形时的峰值电流.浪涌环境参数包括最大浪涌电流Ipm(或最大浪涌电压Vpm和浪涌源阻抗Zo)、浪涌脉冲宽度Tt、相邻两次浪涌的最小时间间隔Tm以及在压敏电阻器的预定工作寿命期内,浪涌脉冲的总次数N等. 3.1 标称电压选取 一般地说,压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用,在正常情况下,压敏电阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压,即使在电源波动情况最坏时,也不应高于额定值中选择的最大连续工作电压,该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值.对于过压保护方面的应用,压敏电压值应大于实际电路的电压值,一般应使用下式进行选择: VmA＝av/bc 式中:a为电路电压波动系数,一般取1.2v为电路直流工作电压(交流时为有效值)b为压敏电压误差,一般取0.85c为元件的老化系数,一般取0.9这样计算得到的VmA实际数值是直流工作电压的1．5倍,在交流状态下还要考虑峰值,因此计算结果应扩大1．414倍.另外,选用时还必须注意: (1) 必须保证在电压波动最大时,连续工作电压也不会超过最大允许值,否则将缩短压敏电阻的使用寿命(2) 在电源线与大地间使用压敏电阻时,有时由于接地不良而使线与地之间电压上升,所以通常采用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻器. 压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量. 应 用 电路浪涌和瞬变防护时的电路.对于压敏电阻的应用连接,大致可分为四种类型: 第一种类型是电源线之间或电源线和大地之间的连接,作为压敏电阻器,最具有代表性的使用场合是在电源线及长距离传输的信号线遇到雷击而使导线存在浪涌脉冲等情况下对电子产品起保护作用.一般在线间接入压敏电阻器可对线间的感应脉冲有效,而在线与地间接入压敏电阻则对传输线和大地间的感应脉冲有效.若进一步将线间连接与线地连接两种形式组合起来,则可对浪涌脉冲有更好的吸收作用. 第二种类型为负荷中的连接,它主要用于对感性负载突然开闭引起的感应脉冲进行吸收,以防止元件受到破坏.一般来说,只要并联在感性负载上就可以了,但根据电流种类和能量大小的不同,可以考虑与R-C串联吸收电路合用. 第三种类型是接点间的连接,这种连接主要是为了防止感应电荷开关接点被电弧烧坏的情况发生,一般与接点并联接入压敏电阻器即可. 第四种类型主要用于半导体器件的保护连接,这种连接方式主要用于可控硅、大功率三极管等半导体器件,一般采用与保护器件并联的方式,以限制电压低于被保护器件的耐压等级,这对半导体器件是一种有效的保护. 4 氧化锌压敏电阻存在的问题 现有压敏电阻在配方和性能上分为相互不能替代的两大类: 4.1 高压型压敏电阻 高压型压敏电阻,其优点是电压梯度高(100~250V/mm)、大电流特性好(V10kA/V1mA≤1.4)但仅对窄脉宽(2≤ms)的过压和浪涌有理想的防护能力,能量密度较小,(50~300)J/cm3. 4.2 高能型压敏电阻 高能型压敏电阻,其优点是能量密度较大(300J/cm3~750J/cm3),承受长脉宽浪涌能力强,但电压梯度较低(20V/mm~500V/mm),大电流特性差(V10kA/V1mA>2.0). 这两种配方的性能差别造成了许多应用上的“死区”,在10kV电压等级的输配电系统中广泛采用了真空开关,由于它动作速度快、拉弧小,会在 *** 作瞬间造成极高过压和浪涌能量,如果选用高压型压敏电阻加以保护(如避雷器),虽然它电压梯度高、成本较低,但能量容量小,容易损坏如果选用高能型压敏电阻,虽然它能量容量大,寿命较长,但电压梯度低,成本太高,是前者的5~13倍. 在中小功率变频电源中,过压保护的对象是功率半导体器件,它对压敏电阻的大电流特性和能量容量的要求都很严格,而且要同时做到元件的小型化.高能型压敏电阻在能量容量上可以满足要求,但大电流性能不够理想,小直径元件的残压比较高,往往达不到限压要求高压型压敏电阻的大电流特性较好,易于小型化,但能量容量不够,达不到吸能要求.中小功率变频电源在这一领域压敏电阻的应用几乎还是空白.
浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴 设计原理
在最常见的浪涌保护器中，都有一个称为金属氧化物变阻器（Metal Oxide Varistor，MOV）的元件，用来转移多余的电压。如下图所示，MOV将火线和地线连接在一起。
MOV由三部分组成：中间是一根金属氧化物材料，由两个半导体连接着电源和地线。
这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。当电压低于某个特定值时，半导体中的电子运动将产生极高的电阻。反之，当电压超过该特定值时，电子运动会发生变化，半导体电阻会大幅降低。如果电压正常，MOV会闲在一旁。而当电压过高时，MOV可以传导大量电流，消除多余的电压。随着多余的电流经MOV转移到地线，火线电压会恢复正常，从而导致MOV的电阻再次迅速增大。按照这种方式，MOV仅转移电涌电流，同时允许标准电流继续为与浪涌保护器连接的设备供电。打个比方说，MOV的作用就类似一个压敏阀门，只有在压力过高时才会打开。
另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管的作用与MOV相同 ——它们将多余的电流从火线转移到地线，通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现此功能。当电压处于某一特定范围时，该气体的组成决定了它是不良导体。如果电压出现浪涌并超过这一范围，电流的强度将足以使气体电离，从而使气体放电管成为非常良好的导体。它会将电流传导至地线，直到电压恢复正常水平，随后它又会变成不良导体。
这两种方法都是采用并联电路设计——多余的电压从标准电路流入另一个电路。有几种浪涌保护器产品使用串联电路设计抑制电涌——它们不是将多余的电流分流到另一条线路，而是通过降低流过火线的电量。基本上说，这些抑制器在检测到高电压时会储存电能，随后再逐渐释放它们。制造这种保护器的公司解释说该方法可以提供更好的保护，因为它反应速度更快，并且不会向地线分流，但另一方面，这种分流可能会干扰建筑物的电力系统。
抑制二极管：抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7.
抑制二极管的技术参数主要有 ：
（1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。
（2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。
（3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。
（4）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。
（5）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。
（6）响应时间：10-11us
作为辅助元件，有些浪涌保护器还配有内置保险丝。保险丝是一种电阻器，当电流低于某个标准时，它的导电性能非常好。反之，当电流超过了可接受的标准，电阻产生的热量会烧断保险丝，从而切断电路。如果MOV不能抑制电涌，过高的电流将烧断保险丝，保护连接的设备。该保险丝只能使用一次，一旦烧断就需要更换。
SPD前端熔断器应根据避雷器厂家的参数安装。
如厂家没有规定，一般选用原则：
根据（浪涌保护器的最大保险丝强度A）和（所接入配电线路最大供电电流B）来确定（开关或熔断器的断路电流C）。
确定方法：
当：B>A时 C小于等于A
当：B＝A时 C小于A或不安装C
当：B<A时 C小于B或不安装C
有些浪涌保护器具有线路调节系统，用于滤除“线路噪声”，减小电流波动。这种基本浪涌保护器的系统结构非常简单。火线通过环形扼流线圈接到电源板插座上。扼流线圈只是一个用磁性材料做成的环，外面缠绕着导线——基本的电磁铁。火线中所流经电流的上下波动会给电磁铁充电，使其发出电磁能量，从而消除电流的微小波动。这种“经过调节”的电流更加稳定，可使计算机（或其他电子设备）的供电电流更加平缓。
在电子设计中，浪涌主要指的是电源(只是主要指电源)刚开通的那一瞬息产生的强力脉冲,由于电路本身的非线性有可能有高于电源本身的脉冲或者由于电源或电路中其它部分受到本身或外来尖脉冲干扰叫做浪涌。它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏,如PN结电容击穿,电阻烧断等等。 而浪涌保护就是利用非线性元器件对高频(浪涌)的敏感设计的保护电路,简单而常用的是并联大小电容和串联电感。
浪涌保护器（SPD）的分类
按工作原理分：
（1）开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
（2）限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
（3）分流型或扼流型
分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。
扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。 用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。
按用途分：
（1）电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。
（2）信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。
浪涌保护器及其应用
1、浪涌电压
电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的 *** 作过电压，这种瞬时过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰：例如直流6V继电器线圈断开时会出现300V～600V的浪涌电压；接通白炽灯时会出现8～10倍额定电流的浪涌电流；当接通大型容性负载如补偿电容器组时，常会出现大的浪涌电流冲击，使得电源电压突然降低；当切断空载变压器时也会出现高达额定电压8～10倍的 *** 作过电压。浪涌电压现象日趋严重地危及自动化设备安全工作，消除浪涌噪声干扰、防止浪涌损害一直是关系到自动化设备安全可靠运行的核心问题。现代电子设备集成化程度在不断提高，但是它们的抗御浪涌电压能力却在下降。在多数情况下，浪涌电压会损坏电路及其部件，其损坏程度与元器件的耐压强度密切相关，并且与电路中可以转换的能量相关。
为了避免浪涌电压击毁敏感的自动化设备，必须使出现这种浪涌电压的导体在非常短的时间内同电位均衡系统短接（引入大地）。在其放电过程中，放电电流可以高达几千安，与此同时，人们往往期待保护单元在放电电流很大时也能将输出电压限定在尽可能低的数值上。因此，空气火花间隙、充气式过电压放电器、压敏电阻、雪崩二极管、TVS（Transientvoltagesuppressor）、FLASHTRAB、VALETRAB、SOCKETTRAB、MAINTRAB等元器件，是单独或以组合电路形式被应用到被保护电路中，因为每个元器件有其各自不同的特性，并且具有不同的性能：放电能力；响应特性；灭弧性能；限压精度。根据不同的应用场合以及设备对浪涌电压保护的要求，可根据各类产品的特性来组合出符合应用要求的过电压保护系统。
2、浪涌电压吸收器
浪涌噪声常用浪涌吸收器进行抑制，常用的浪涌吸收器有：
（1）氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻是以氧化锌为主体材料制成的压敏电阻，其电压非线性系数高，容量大、残压低、漏电流小、无续流、伏安特性对称、电压范围宽、响应速度快、电压温度系数小，且具有工艺简单、成本低廉等优点，是目前广泛使用的浪涌电压保护器件。适用于交流电源电压的浪涌吸收、各种线圈、接点间浪涌电压吸收及灭弧，三极管、晶闸管等电力电子器件的浪涌电压保护。
（2）R、C、D组合浪涌吸收器
R、C、D组合浪涌吸收器比较适用于直流电路，可根据电路的特性对器件进行不同的组合，如图1（a）适用于高电平直流控制系统，而图1（b）中采用齐纳稳压管或双向二极管，适用于正反向需要保护的电路。
图1R、C、D浪涌保护器 (a)单向保护(b)双向保护
图2TVS电压（电流）时间特性
（3）瞬态电压抑制器（TVS）
当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10－12s级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数kW的浪涌功率，使两极的电位箝位于预定值，有效地保护自动化设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前被广泛应用于电子设备等领域。
①TVS的特性
其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。图2是TVS的电流－时间和电压－时间曲线。在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压Vbr而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。
②TVS与压敏电阻的比较
目前，国内不少需要进行浪涌保护的设备上应用压敏电阻较为普遍，TVS与压敏电阻性能比较如表1所示：
表1TVS与压敏电阻的比较
参数 TVS 压敏电阻
反应速度 10－12s 50×10－9s
是否老化 否 是
最高使用温度 175℃ 115℃
器件极性 单双极性 单极性
反向漏电流 5μA 200μA
箝位因子VC/Vbr 不大于15 最大7～8
封闭性质 密封 透气
价格 较贵 便宜
3、综合浪涌保护系统组合
3.1三级保护
自动控制系统所需的浪涌保护应在系统设计中进行综合考虑，针对自动控制装置的特性，应用于该系统的浪涌保护器基本上可以分为三级，对于自动控制系统的供电设备来说，需要雷击电流放电器、过压放电器以及终端设备保护器。数据通信和测控技术的接口电路，比各终端的供电系统电路显然要灵敏得多，所以必须对数据接口电路进行细保护。
自动化装置的供电设备的第一级保护采用的是雷击电流放电器，它们不是安装在建筑物的进口处，就是在总配电箱里。为保证后续设备不承受太高的残压，必须根据被保护范围的性质，在下级配电设施中安装过电压放电器，作为二级保护措施。第三级保护是为了保护仪器设备，采取的方法是，把过电压放电器直接安装在仪器的前端。自动控制系统三级保护布置如图3所示。在不同等级的放电器之间，必须遵守导线的最小长度规定。供电系统中雷击电流放电器与过压放电器之间的距离不得小于10m，过压放电器同仪器设备保护装置之间的导线距离则不应小于5m（即一级SPD与二级SPD连接线路间距至少10米，二级SPD与三级SPD连接线路间距至少5米）。
3.2三级保护器件
（1）充有惰性气体的过电压放电器是自动控制系统中应用较广泛的一级浪涌保护器件。充有惰性气体过电压放电器，一般构造的这类放电器可以排放20kA（8/20μs）或者2.5kA（10/350μs）以内的瞬变电流。气体放电器的响应时间处于ns范围，被广泛地应用于远程通信范畴。该器件的一个缺点是它的触发特性与时间相关，其上升时间的瞬变量同触发特性曲线在几乎与时间轴平行的范围里相交。因此保护电平将同气体放电器额定电压相近。而特别快的瞬变量将同触发曲线在十倍于气体放电器额定电压的工作点相交，也就是说，如果某个气体放电器的最小额定电压90V，那么线路中的残压可高达900V。它的另一个缺点是可能会产生后续电流。在气体放电器被触发的情况下，尤其是在阻抗低、电压超过24V的电路中会出现下列情况：即原来希望维持几个ms的短路状态，会因为该气体放电器继续保持下去，由此引起的后果可能是该放电器在几分之一秒的时间内爆碎。所以在应用气体放电器的过电压保护电路中应该串联一个熔断器，使得这种电路中的电流很快地被中断。
图3放电器分布图
（2）压敏电阻被广泛作为系统中的二级保护器件，因压敏电阻在ns时间范围内具有更快的响应时间，不会产生后续电流的问题。在测控设备的保护电路中，压敏电阻可用于放电电流为2.5kA～5kA（8/20μs）的中级保护装置。压敏电阻的缺点是老化和较高的电容问题，老化是指压敏电阻中二极管的PN部分，在通常过载情况下，PN结会造成短路，其漏电流将因此而增大，其值的大小取决于承载的频繁程度。其应用于灵敏的测量电路中将造成测量失真，并且器件易发热。压敏电阻大电容问题使它在许多场合不能应用于高频信息传输线路，这些电容将同导线的电感一起形成低通环节，从而对信号产生严重的阻尼作用。不过，在30kHz以下的频率范围内，这一阻尼作用是可以忽略的。
（3）抑制二极管一般用于高灵敏的电子电路，其响应时间可达ps级，而器件的限压值可达额定电压的1.8倍。其主要缺点是电流负荷能力很弱、电容相对较高，器件自身的电容随着器件额定电压变化，即器件额定电压越低，电容则越大，这个电容也会同相连的导线中的电感构成低通环节，而对数据传输产生阻尼作用，阻尼程度与电路中的信号频率相关。
欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）