压敏电阻主要应用于开关电源的AC输入侧,通常是为了解决输入端的异常过高幅电压的波动,在一些高压继电器开关、交流三相电机启动等均容易产生此波动,从而导致输入电源波动从而损伤后端其他负载,因此在认证测试中也会用类似原理进行模拟浪涌。由于压敏电阻基础知识内容相对较多,围绕压敏电阻会进行分期讲解,避免冗长。 何为压敏电阻
压敏电阻用途:异常过电压的感知、抑制和浪涌能量的吸收; 压敏电阻特性参数1、伏安特性曲线 伏安特性2、压敏电压和直流参考电流从其伏安特性曲线可看出:压敏电阻在其特性曲线的预击穿区内有一个拐点,这个拐点对应着一组特定的拐点电压和电流; 当外加电压高于这个拐点电压,压敏电阻就进入“导通”状态(电阻值变小); 当外加电压低于这个拐点电压,压敏电阻就进入了“截止”状态(电阻值变大); 因此可将拐点电压理解为压敏电压 UN(导通和截止状态之间的临界电压)。
3、最大连续工作电压 MCOV 交流电路 直流电路是指压敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压UDC或最大交流电压有效值 URMS。 用于交流电路,确定 URMS 的原则:最大连续交流工作电压的峰值(√2URMS)≤压敏电压 UN的公差(±10%)下限值; 用于直流电路,确定 UDC 的原则是:压敏电阻在 UDC 作用下的功耗与其在URMS作用下的功耗大体相等或略小与其在 URMS作用下的功耗
4、特殊特性应用5、漏电流 IL6、非线性指数 α7、残压 UR、残压比 KR和限制电压 Up
残压 UR是指特定波形的浪涌电流流入压敏电阻器时,它两端电压的峰值,电流波的峰值点和电压波的峰值点在时间上并不重合,电压波的峰值点一般略微超前于电流波的峰值点; 残压比 KR=UR/UN; 限制电压 Up是残压 UR的一种特殊形式,也是压敏电阻抑制瞬态过电压能力的特征指标。
8、通流量(最大峰值电流)Im9、最大能量 Em
10、电压温度系数 TC
11、电容量压敏电阻在导通前的电阻值很大,两个电极之间存在着 pF 级的电容; 在工频下,如此之小的电容对被保护电路的正常工作几乎没有任何影响; 但在高频或数字线路中,如不考虑压敏电阻的电容量,有时会造成信号失真或产生谐振。
12、响应时间
响应时间 τ的定义如图中的电压 Vc 指压敏电阻对 8/20µs 标准雷电流波的残压;当浪涌电流的峰值相等,但视在前沿时间 TS比 8µs 更短时,残压 V1就会高于 Vc,Vos称作电压过冲;从 V1峰值点到 50%Vos 的过冲时间为 t2,响应时间τ=t2-t1,测量值一般在 25ns 以内。 对冲击电压波前的响应特性,依赖于侵入波的上升速率、冲击源阻抗、保护器件内部电抗的作用,以及抑制元件内部导电机理所决定的响应特性。换言之,对波前的响应,除了受抑制元件响应速度的影响外,更多地受到包括连接线阻抗在内的试验线路状态的制约。此外,在规定条件下测得的响应电压的峰值,对冲击保护的目的而言,才是具有头等重要意义的特性。因此,对于本标准所述器件的典型应用而言,对波前的响应,被认为是一个可能引起误导的且没有必要的技术要求,在没有特殊要求的情况下,对波前的响应不应规定技术要求,也不进行试验、测量、计算或认证
13、脉冲电流稳定性(一万次冲击寿命)
对压敏电阻施加峰值Ia的8/20µs标准雷电流波,单方向冲击104 次,间隔时间10s,Ia的 规定值见表1-2-2,其后在室温中恢复,恢复时间1~2小时。恢复后压敏电阻器应满足下列要求: 外观检验:不应有可见损伤,且标志清楚。 压敏电压(规定电流下的电压):变化率不大于±10% 由于该项考核的电流波形、电流峰值和冲击次数是在规定条件下进行的,所以并不 能保证压敏电阻在波长大于 20µs 或电流峰值大于规定的 Ia情况下,也能承受一万次的冲击。
14、额定功率(最大平均脉冲功率)
是指在电流脉冲群作用下,压敏电阻器能承受且保持热稳定和不发生结构破坏的最大平均功率; 在没有专门要求的情况下,电流脉冲波形为8/20µs、峰值电流,冲击10000次(每50次改变一次冲击方向)。每秒钟最大冲击次数N按下式计算使得试样的平均功率为额定的±10%,其后在室温中恢复,恢复时间1~2小时。 恢复后压敏电阻器应满足下列要求: 1、外观检验:不应有可见损伤,且标志清楚。 2、规定电流下的电压:变化率不大于±10% 3、额定功率或最大平均脉冲功率Po具有两个实际应用意义。当直流或交流工作电压在短时间内(几个小时)超过了规定的UDC或URMS时,如果压敏电阻在该电压下的实际有功功率不大于Po,则压敏电阻仍然是安全的,如果如果压敏电阻在该电压下的实际有功功率超过了规定的Po,则压敏电阻会在短时间内会因温度上升过快而损坏,甚至起火。当电路中存在周期性“毛刺”过电压时(如晶闸管的换向过电压),压敏电阻在该周期性过压作用下的平均功率也应小于Po。
15、温度降额曲线和脉冲电流降额曲线
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