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如何解决压敏电阻易老化的问题

http://www.ec.hc360.com2015年08月21日11:24 来源:慧聪电子网T|T

    压敏电阻是典型的钳位型过压器件,在实际过压防护中,利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,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的保护。其优点也是极为显着的通流量大(100A~70kA)其体积越大所能承受的浪涌电流越大、种类齐全,使用范围广;其缺点也广为人知:1、压敏电阻的非线性特性较差(动态电阻较大);2、大电流时限制电压(箝位电压)较高;3、低电压时漏电流较大,较易老化。本篇作为电路保护器件供应商的硕凯电子(http://www.socay.com)重点来为各位工程师介绍压敏电阻易老化的解决方案。

    压敏电阻的缺点是易老化,大多数情况下P-N结过载时会造成短路且不可回转至正常状态,在电冲击的反复多次作用下压敏电阻内的二极管元件被击穿,电阻体的低阻线性化逐步加剧,压敏电压越来越低,漏电流越来越大,随着MOV本体温度的升高,漏电流更大,形成恶性循环,以至MOV的温度升高达到外包封材料的燃点,这种情况称之为高阻抗短路(1kΩ左右),焦耳热使得MOV发热增加且集中流入薄弱点,薄弱点材料融化,形成1kΩ左右的短路孔后,电源继续推动一个较大的电流灌入短路点,形成高热而起火。研究结果表明,若压敏电阻存在着制造缺陷,易发生早期失效,强度不大的电冲击的反复多次作用,也会加速老化过程,使老化失效提早出现。

    压敏电阻与陶瓷放电管并联:

    压敏电阻在通过持续大电流后其自身的性能要退化,将压敏电阻与放电管并联起来,可以克服这一缺点。在放电管尚未导通之前,压敏电阻就开始动作,对暂态过电压进行钳位,泄放大电流,当放电管放电导通后.它将与压敏电阻进行并联分流,减小了对压敏电阻的通流压力,从而缩短了压敏电阻通大电流的时间,有助于减缓压敏电阻的性能退化。在这种并联组合中.如果压敏电阻的参考电压Uima选得过低,则放电管将有可能在暂态过电压作用期间内不会放电导通.过电压的能最全由压敏电阻来泄放,这对压敏电阻是不利的,因此Uima的数值必须选得比放电管的直流放电电压要大些才行。必须指出.这种井联组合电路并没有解决放电管可能产生的续流问题,因此,它不宜应用于交流电源系统的保护。

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    压敏电阻与放电管的另一种组合是串联:

    压敏电阻具有较大的寄生电容,当它应用于交流电源系统的保护时,往往会在正常运行状态下产生数值可观的泄漏电流。例如一个寄生电容为2nF的压敏电阻安装在220V,50hz的交流电源系统中,其泄漏电流可达0.14mA(有效值),这样大的泄漏电流往往会对系统的正常运行产生影响。将压敏电阻与陶瓷气体放电管串联之后.由于放电管的寄生电容很小.可使整个串联支路的总电容减到几个微法。在这种串联组合支路中.放电管起着一个开关作用.当没有暂态过电压作用时,它能够将压敏电阻与系统隔离开,使压敏电阻中几乎无泄漏电流,这就能降低压敏电阻的参考电压Uima.而不必顾及由此会引起泄漏电流的增大,从而能较为有效地减缓压敏电阻性能的衰退。在暂态过电压作用期间,由于压敏电限的参考电压Uima可选得较低,只要放电管能迅速放电导通,则串联支路能给出比单个压敏电阻更低的钳位电压.在实际应用中。要确定放电管和压敏电限的参数往往不是一件容易的事。

    通常,对于交流电源系统的保护来说,放电管的直流放电电压应大于系统的最高运行电压幅值,以便在系统运行电压过零时切断放电管辉光区的续流。选择压敏电阻要能保证切断放电管的电弧区续流。当放电管在电弧区导通时,其两端的电压很低,只有20V左右,可将整个串联支路的残压看成是降在压敏电阻上,由此可以得出一种保守的做法.即将系统的最高运行电压认为是降在压敏电阻上,此时压敏电阻中的电流应小于放电管电弧区续流,以便能在暂态过电压过去以后有效地切断电弧区续流。在大多数情况下.这种电流的临界值可保守地取为50mA左右。

    压敏电阻在和陶瓷气体放电管配合用时能降低输出残压、提高通流能力、能延长自身寿命等优点。

责任编辑:蔡亚微

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