压敏电阻器(突波吸收器)工作原理


  压敏电阻器是由氧化锌组成的电阻,在台湾被称作突波吸收器,压敏电阻因为对电压具有非线性之电阻变化在双向(正,反) 亦有对称性,并且能对线路上的异常电压反应,吸收掉大部份的突波/浪涌能量,同时把异常电压抑制到安全范围使线路的安全性及稳定性提高,从而受到众多领域的青眯。

 

  购买压敏电阻时我们要了解压敏电阻器的工作原理是怎么样的才能合适的找到自己想要的型号,氧化锌小型压敏电阻器尺寸大小有5MM-52MM,型号耐压有18V-1800V所以必须了解它的工作原理才可。

 

  压敏电阻器(突波吸收器)工作原理:

  压敏电阻器(突波吸收器)有自己的敏感电压,当两端的电压等于或超出其敏感电压时,电阻就会从无穷大,迅速减小,类似于短路,烧断电路前级保险丝。达到保护后级电路的目的。对于电流小电压高的脉冲来说,由于它相当于短路,所以高脉冲就被他个旁路了,当高电压过去之后,他的阻值又恢复到无穷大,从而保护了后级电路,不被高电压或高脉冲击坏。

 

  压敏电阻器的伏安特性曲线,是一条对称的非线性曲线当外加电压较低时,流过电阻的电流很小,压敏电阻器呈高阻状态;当外加电压达到或超过压敏电压Uc时,压敏电阻器的阻值急剧下降并迅速导通,其工作电流会增加几个数量级,从而有效地保护了电路中的其他元件不会肉过压而损坏。

 

  压敏电阻器对过电压的保护作用。直线段为电路总阻抗Zs 所确定的负载线,曲线是压敏电阻器伏安特性曲线,两者的交点Q 即为保护工作点,它对应的限制电压为儿,它是使用了压敏电阻器后加在用电器具上的工作电压。Vs 为浪涌电压,它已超过了用电器具的耐压值Vl。加入压敏电阻器后,工作电压V小于Vl,有效地保护了用电器具。

 

 

  压敏电阻器的选用

  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。

 

 氧化锌压敏电阻器存在的问题

 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:

 

1.高压型压敏电阻器

    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。

 

2.高能型压敏电阻器

     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,会在操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。

 

   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。

 

 

  压敏电阻器标称参数

  压敏电阻器用字母“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。

 

  压敏电阻器的测量: 

  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

 

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。

 

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