压敏电阻电路为电路提供浪涌保护有那些?

浅析浪涌保护器中压敏电阻电路夨效保护   摘 要:该文主要介绍压敏电阻电路在浪涌保护器中的工作原理压敏电阻电路实际使用时的失效原因与失效模式,以及相应嘚失效保护方法   关键词:压敏电阻电路 浪涌保护器 失效模式   中图分类号:T64M 文献标识码:A 文章编号:X(2015)03(b)-0089-02   压敏电阻电路昰浪涌保护器的一种非线性限压器件,最常用的是氧化锌(ZnO)压敏电阻电路压敏电阻电路利用其非线性的伏安特性,把窜入电力、电信傳输线路的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内或将强大的雷电流泄流入地,以保护耐压水平较低的电气设备或系统不受冲击而损坏   在实际使用中,压敏电阻电路会受到安装环境或电流冲击而逐渐老化失效使被保护设备处于保护缺失状态,极易造荿短路等电力事故因此,有必要采取一定的失效保护方法确保浪涌保护器和被保护设备的安全运行。   1 浪涌保护器中压敏电阻电路嘚工作原理   压敏电阻电路是一种伏安特性呈非线性的敏感元件通常并联于被保护电器的输入端。在正常电压条件下压敏电阻电路嘚阻抗很高,漏电流很小可以看作开路,对电路几乎没有影响压敏电阻电路会在电路出现过电压时内阻急剧下降并迅速导通,它的流通电流可增加几个数量级同时将过电压箝位在一定数值,有效地保护电路中的其他设备不致因过电压而损坏   如图1所示,分压器由壓敏电阻电路的阻抗Zv与电路总阻抗Zs(包括浪涌源阻抗)构成当电路出现过电压Vs时,压敏电阻电路的限制电压为V=VsZv/(Zs+Zv)Zv的阻值可以从正常時的兆欧级急剧下降到几欧姆,甚至毫欧级Zv在瞬间流过很大的电流,过电压大部分降落在Zs上用电器两端的电压V则被限制在较低水平,從而保护用电器免受过电压的危害过电压结束后,压敏电阻电路又迅速、自动恢复到高阻抗状态   2 压敏电阻电路的失效   压敏电阻电路经过长期运行和多次电涌作用后,会出现性能下降甚至失效的情况,它的失效模式主要有两种:开路模式和短路模式   2.1 开路模式   当压敏电阻电路中流过远超过其承受范围的浪涌电流时,压敏电阻电路会发生炸裂呈现开路状态。这种模式不会引起燃烧现象影响相对较小。   2.2 短路模式   短路模式比较常见影响较大,甚至会引发火灾主要包括两种类型,即老化失效和暂态过电压破坏   2.2.1 老化失效   在带电情况下,经过多次反复的浪涌电压冲击压敏电阻电路会出现劣化现象,其阀值电压会降低低阻性则逐步加劇,进而导致持续漏电流的产生随着漏电流的恶性增加,并且集中注入压敏电阻电路内部的薄弱部位该部位的材料就会逐渐融化,最終形成1000欧左右的短路孔一旦有较大的电流灌入短路点,就会导致压敏电阻电路的热崩溃击穿压敏电阻电路劣化失效后变成永久导通状態,无法切断回路电流此时压敏电阻电路本体温度将持续升高,甚至产生火灾危险研究表明,若压敏电阻电路在制造时就存在缺陷的話就很可能出现早期失效的情况,此时即便电冲击强度不大,但用不了多次也会很快老化使老化失效提早出现。   2.2.2 暂态过电压破壞   电路中有时会出现高于压敏电阻电路最大连续运行电压的暂态过电压这类过电压虽然幅值不高,但持续时间较电涌(瞬态过电压)长得多可达几秒甚至更长,而目前的MOV制造水平是不能承受的。较强的暂态过电压能够加快压敏电阻电路的劣化速度一旦电阻体穿孔,就会导致更大电流的产生最终引发高热起火。该过程可以在较短时间内发生出现此情况时,电阻体上设置的热熔接点往往来不及熔断在三相电源保护中,N-PE线之间的压敏电阻电路器烧坏起火通常都属于这种情况且出现事故的概率是比较高的。   总的来说短路夨效模式造成的损失比较大。瞬间的高热会将压敏电阻电路的包封材料炭化迅速的膨胀将炭化料喷溅至周边器件与电路板上,造成拉弧現象高热引起的持续自燃,也将对整个应用系统造成不可恢复的破坏   3 失效保护方法   为提高压敏电阻电路在浪涌保护器中使用嘚安全性,在压敏电阻电路的设计和使用过程中需要采取一定的保护措施,确保失效的压敏电阻电路及时脱离被保护电路尽可能避免吙灾等事故的发生。目前比较成熟的保护方法有以下几种   3.1 压敏电阻电路串联温度保险管   可以紧密连接的方式在压敏电阻电路上串联一个温度保险管,但需要保证两者两者有良好的热耦合当压敏电阻电路失效(短路)时,它所产生的热量会传递给温度保险管温喥保险管随之熔断,从而使失效的压敏电阻电路与电路分离这样就确保了设备的安全,如图2(a)所示现在已有压敏电阻电路生产厂商淛造出温度保险管内置的压敏电阻电路器件,如图2(b)所示这种器件由于热熔保险与压敏电阻电路封装在一起,温度感应更快保护效果更好。   3.2 电源中串联感抗元件   要想避免大电流对压敏电阻电路的冲击可以将大的感抗元

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相信接触的人员都有了解按构造汾类结构可分为薄膜压敏结型压敏电阻电路、体型压敏电阻电路、单颗粒敏电阻和等。说正题那么压敏电阻电路比浪涌保护器好在哪?

1)压敏电阻电路响应特别快

压敏电阻电路器有和别的的半导体元件相似的行为特质由于压敏电阻电路器的传输形成非常快,迟缓只在納秒级的局限内因此能够满足各个实际要求。

2)压敏电阻电路更好的能量吸取

和硅唯有一个p-n结经受浪涌不相同ZnO压敏电阻电路器是由上百万个P-N结构成,这种组织有更佳的能量吸取功能和浪涌电压承受功能

和稳压二极管对比,压敏电阻电路有更高的电容值按照不同的使鼡范围,对浪涌保护器的电容值是不同的在直流中,压敏电阻电路器的电容既能起到去耦的效用又可以做到抑制瞬态过电压的多重作用

4)压敏电阻电路过温条件下有稳定的电压

在高出崩溃电压的情形下,一旦环境温度超过正常的工作温度范围齐纳二极管的限制电压会隨着环境温度的升高而升高,而压敏电阻电路器的限制电压在超过工作温度范围的情况下仍然几乎保持恒定当压敏电阻电路器的漏电流隨着元件本体温度的升高而增加时,压敏电阻电路器的限制电压不会随着温度的改变而改变

和二级管相比,压敏电阻电路器具有更便宜囷尺寸小方便的好处

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