金属氧化物压敏电阻器的选择——KOA

金属氧化物压敏电阻器的选择

  • 选择压敏电阻器的步骤

选择金属氧化物压敏电阻器的基本步骤如Fig.1所示。下面根据基本步骤,通过具体事例来追踪选择的流程。

Fig.1 选择压敏电阻器的基本步骤 


事例)电源线的线间雷击浪涌吸收措施
Fig.2 电路事例


电源电压 VE=200(Vr.m.s.)±10%
浪涌电压 Vs=5(kV)
等效浪涌阻抗 ZS=100(Ω)
浪涌脉冲宽度 tT=50(μs)
负荷耐电压VP=800(V)
浪涌次数 N=104次

①确定压敏电阻器电压

首先根据电路电压,选择适当的压敏电阻器电压。

1)根据电路电压VE(V),用①式确定要选择的压敏电阻器电压的最小值。
V
E≦VVmin.)(1-α) …
V
E:电路电压的峰值
V
Vmin.):压敏电阻器最小电压值
α:安全系数(α=0.1)
在事例中,电源电压为200V
r.m.s.±10%,
用①式确定压敏电阻器电压
V
Vmin.)≧(200√2 ×1.1)/(1-0.1)
≧346(V)
在事例中,需要选择产品目录中记载的压敏电阻器电压范围的标准范围下限值在346V以上的压敏电阻器。
此外,压敏电阻器还有一个标准,那就是可以持续施加的电压的上限值,即最大允许电路电压。
如果持续施加超过该电压的电压,压敏电阻器有可能出现劣化,这一点也需要予以考虑。


2)根据电路电压VE(V),用②式求出需要的最大允许电路电压。
V
E≦VA(1-α) …
V
E:电路电压
V
A:最大允许电路电压
α:设计余量(α=0.2)
在事例中,电源电压为200V
r.m.s.±10%,
用①式确定压敏电阻器电压
V
Vmin.)≧(200×1.1)/(1-0.2)
≧275(V) 



需要根据以下两个条件,来选择压敏电阻器的公称压敏电阻器电压:
压敏电阻器电压范围的标准范围下限值在346V以上,
最大允许电路电压在275V以上。
对照产品目录,应当选择压敏电阻器电压在NVDxxUCD390以上的产品。
但单凭这一点是不够的。
还需要研究受到浪涌电压冲击时,压敏电阻器的电压抑制范围是否适当。
若不适当,在受到浪涌电压冲击的关键时刻,有可能得不到适当的电压抑制效果。

②计算通过压敏电阻器的浪涌电流

假设应当保护的电路为Fig.3,通过金属氧化物压敏电阻器的浪涌电流Ip可通过③式求出。

Fig.3 浪涌等效电路


Ip=(VsVc/ Zs 

Ip :浪涌电流
Vs :浪涌电压
Vc :压敏电阻器抑制电压
Zs :等效浪涌阻抗

 

Vc大多数情况下小于Vs,因此也可以忽略Vc进行简单计算。

在事例中,VS=5(kV)、ZS=100(Ω)、VP=800(V),
根据③式
Ip=5000/100
=50(A) ※脉冲宽度tT=50(μs)
由此可知,受到浪涌电压冲击时,通过压敏电阻器的电流值为50(A)。

确定抑制电压(限制电压)

限制电压根据产品目录的电压-电流特性曲线进行选择,相对于保护对象的耐电压VP,通过式求出的电流IP所对应的金属氧化物压敏电阻器的限制电压应在VP以下(参照Fig.5)。
Fig.3 电压-电流特性曲线与I
PVP的关系

在事例的电路中,以压敏电阻器公称电压在390(V)以上、
最大允许电路电压在275(Vr.m.s.)以上为条件,
根据产品目录的电压-电流特性曲线,暂定选择Ip=50(A)所对应的限制电压在800(V)以下的金属氧化物压敏电阻器。
对照该条件得到的结果是……
φ10产品:NVD10UCD430、NVD10UCD470
φ14产品:NVD14UCD430、NVD14UCD470


需要从以上4种产品中选择。

确定盘径的大小

根据通过③求出的浪涌电流IP及浪涌脉冲宽度tT(s)和重复次数,
使用浪涌耐量、浪涌寿命特性(参照个别标准),选择允许值范围内的
金属氧化物压敏电阻器。
根据③中计算出的IP=50(A)、tT=50(μs)、重复104次
对照产品目录的浪涌耐量、浪涌寿命特性进行选择。

对照产品目录得到的结果是……
NVD10UCDxxx:80(A)、NVD14UCDxxx:120(A)

由结果可知,这些产品均大于50(A),③所对应的品种均可使用,
但浪涌次数104次可能包含不确定因素。
如果贴装方面不存在问题,设计应留出足够的充裕度,
选择
NVD14UCD型的φ14产品。


以上就是选择压敏电阻器的大致流程。
希望能够为您研究用以应对浪涌的压敏电阻器提供参考。


上传时间:2018-07-27