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干貨 | 壓敏電阻的原理、選型及參數(shù)詳解

2020/08/04
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壓敏電阻并不是一般的電阻,而是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件,效果同 TVS。

這篇文章介紹壓敏電阻的一些基本知識,包括參數(shù)、選型、應(yīng)用等。

基礎(chǔ)知識??

壓敏電阻用 MY 表示,MY 后綴:J (家用)、W(穩(wěn)壓)、G(過壓)、P (高頻)、L(防雷)、H(滅弧)、Z(消噪)等,這是一般通用命名方式,不同廠家的命名不太一樣。

壓敏電阻是一種具有非線性伏安特性的特殊電阻器件,英文名稱叫 Voltage Dependent Resistor,簡寫為 VDR ,或者叫做 Varistor。

壓敏電阻不是真正的電阻,而是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件,一般無正負(fù)極之分,這一點不同于 TVS,使用時同樣是并接與被保護(hù) IC 或電路,壓敏電阻的響應(yīng)時間會比 TVS 慢一點。

當(dāng)加到壓敏電阻上的電壓超過一定值時,它的阻值會迅速下降,以導(dǎo)通大電流,保護(hù)后端電路;當(dāng)?shù)陀谄涔ぷ麟妷簳r,壓敏電阻阻值極高,相當(dāng)于開路,不影響后端電路的工作狀態(tài)。

壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌能量, 但不能承受毫安級以上的持續(xù)電流,在用作過壓保護(hù)時必須考慮到這一點。

壓敏電阻與被保護(hù)設(shè)備連接

再看一下壓敏電阻的參數(shù)。

參數(shù)解讀???

如下是某一壓敏電阻的電氣參數(shù)。

某一壓敏電阻電氣參數(shù)

▉ 壓敏電壓

擊穿電壓閾值電壓,特定電流下測得的壓敏電阻兩端的電壓,一般是 1mA 直流電流通入壓敏電阻時測試得到的。

一般符號是 Vb@1mA(DC)或者 V1mA。

▉ 最大工作電壓

分為交流和直流兩種情況。對交流來說,一般用 AC RMS 表示,指的是加在壓敏電阻上的交流有效值不能超過這個值,上面 SPEC 的 Vwac 指加在壓敏電阻上的交流電壓有效值不能超過 4V。對直流來說,被保護(hù)信號或者電路的最高電壓不能超過這個值。

SPEC 中的 Vdc 是 5.5V,即對于即對于 5.5V 以上的直流電路來說,這個壓敏電阻是不合適的。

▉?最大鉗位電壓

指施加規(guī)定的脈沖能量波形如(8/20μs)時壓敏電阻兩端電壓,從 SPEC 看,對壓敏電阻施加 8/20μs 脈沖波形時,最大鉗位電壓是 18V。8/20us 脈沖指的是 8us 達(dá)到 100%Ipp,20us 達(dá)到 50%Ipp。

8/20μs 脈沖能量波形

▉?能量耐量

指施加規(guī)定的脈沖能量波形(如 10/1000μs 波形)時壓敏電阻吸收的最大能量,符號用 E 表示,單位是 J(焦耳 Joule),壓敏電阻的片徑越大,它的能量耐量越大,耐沖擊電流也越大。

能量耐量的計算公式是:W=KIVT,I 是流過壓敏電阻的峰值電流,K 是電流 I 的波形系數(shù),不同的脈沖波形系數(shù) K 不一樣(2ms 的方波 K=1,8/20μs 的波形 K=1.4,10/1000μs 的波形 K=1.4),T 是電流的持續(xù)時間,V 是電流為 I 時壓敏電阻兩端的電壓。

10/1000μs 脈沖能量波形

▉?浪涌電流

指的是施加規(guī)定的脈沖能量波形(如 8/20μs)時,壓敏電阻的電氣特性不會下降的最大電流,從 SPEC 上可以看到此壓敏電阻,在 8/20μs 脈沖波形下,最大浪涌電流到 3A。

有這么定義的:1 次,以 8/20μs 標(biāo)準(zhǔn)波形的電流作一次沖擊的最大電流值,此時壓敏電壓變化率仍在±10%以內(nèi);2 次,以 8/20μs 標(biāo)準(zhǔn)波形的電流作兩次沖擊的最大電流值,兩次沖擊時間間隔為 5 分鐘,此時壓敏電壓變化率仍在±10%以內(nèi)。

在一些資料上,會有通流容量這個概念,也可以把最大浪涌電流看作通流容量,通流容量比較難計算,多個壓敏電阻并聯(lián),其壓敏電壓不變,通流量等于幾者之和,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對選型來說,一般參照 SPEC 即可。

▉?靜電電容

指的是壓敏電阻器本身固有的電容容量,一般測試條件是振蕩器頻率為 1KHz 或 1MHz,振蕩器電壓 1Vrms。

▉?漏電流

現(xiàn)在一般 SPEC 不給出壓敏電阻的漏電流參數(shù),漏電流又稱為等待電流,指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下,流過壓敏電阻器的電流。

選型要點???

壓敏電阻的選型,我總結(jié)了如下幾點。

一、在交流回路中,V1mA(min)≥(2.2~2.5)*Vac,Vac 是被保護(hù)交流電路工作電壓有效值。

二、在直流回路中,V1mA(min)≥(1.6~2)*Vdc,Vdc 是直流電路最大工作電壓。

三、?如果被保護(hù)電路工作電壓或耐壓較低,而浪涌能量又比較大,則可選擇壓敏電壓較低、片徑較大的壓敏電阻器。

四、如果工作電壓或耐壓較高,可選擇壓敏電壓較高的壓敏電阻器,既保護(hù)了電路,又能延長壓敏電阻壽命。

五、壓敏電阻的電容量一般是幾十到幾百 pF,不能用在高頻信號中,一般用在低頻信號,直流電源和交流電源。

再來看看壓敏電阻的分類。

按結(jié)構(gòu)分:可以分為結(jié)型壓敏電阻器、體型壓敏電阻器、單顆粒層壓敏電阻器和薄膜壓敏電阻器。

按使用材料分:可分為氧化鋅壓敏電阻器、碳化硅壓敏電阻器、金屬氧化物壓敏電阻器、鍺(硅)壓敏電阻器、鈦酸鋇壓敏電阻器。

按伏安特性分:可分為對稱型壓敏電阻器(無極性)和非對稱型壓敏電阻器(有極性),我們一般使用的壓敏電阻都是沒有極性的。

好了,今天的文章內(nèi)容到這里就結(jié)束了,希望對你有幫助,我們下一期見,

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