如今压敏电阻的应用价值越来越高,也越来越多元化,但是很多人会遇到这样的问题,就是不知压敏电阻如何选择,选择什么类型的压敏电阻才是最适合的。压敏电阻有两个大的分类,高压型压敏电阻与高能型压敏电阻,今天我们就来了解一下这两个类型压敏电阻的优缺点,选出最实用的类型。
压敏电阻如何选择
一般情况下,为了保证线路的正常工作,同时又为了保证压敏电阻器在保护线路的同时,自己不受损害,压敏电压值的选择应确定在一定的范围内。
通常情况下,在保护电路中,压敏电压的最小值确定应满足公式(1) 的要求。另外,压敏电压的大值还应根据保护线路的耐压水平满足公式(2) 的要求:
V1 ≈2. 2Vac或V1≈2. 0Vdc (1)
V1 ≤0. 9Vz/ Kp (2)
式中:
V1 ———表示1mA 直流电流下的压敏电压值;
Vac ———表示交流电压的有效值;
Vp - p ———表示交流电压的峰- 峰值;
Vdc ———表示直流电压值。
式中:
Vz ———表示被保护设备(或元器件)的脉冲绝缘耐压值;
Kp ———限制电压比,是一个与材料有关的常数。
例如:某电子镇流器的交流电压为220Vac,那么压敏电阻器的最小电压值应为V1 = 115 × 2 ×220V = 467 V。按照IEC的有关规定,电子设备的防护等级为D 级防护, 其绝缘耐压值一般规定为115kV。
实际上,对于具体的电子镇流器产品而言,如果整流电路的脉冲耐电压1000V~1200V ,普通0~10 KA通流容量的压敏电阻,若Kp值为117~118 ,通过计算,压敏电阻的大压敏值应为V1 ≤019Vz/ K≈019 ×1200/ 117≈643 V。因此,对于供电电压相对稳定的220Vac 电源系统的电子镇流器产品,一般选用MYG3/ 300 (压敏电压为470 V) 型的压敏电阻器。
对于电源电压为120Vac 的电子镇流器,通常选用MYG3/ 150 (压敏电压为250 V) 型的压敏电阻器。当然,在电路设计已经确定的条件下,也可通过大量的试验确定实际电路的保护水平,选择更加合适的压敏电阻器。
高能型和高压型压敏电阻优点和缺点
高压型压敏电阻:其特点是电压值高(100~250V/mm)、大电流特质好(V10kA/V1mA≤1.4)但单单对窄脉宽(2≤ms)的额定电压和浪涌有希望的保护能力,能量质量与体积的比值较小,(50~300)J/cm3。
高能型压敏电阻:其特点是能量质量与体积的比值较大(300J/cm3~750J/cm3),接受长脉宽浪涌技能强,但电压值较低(20V/mm~500V/mm),大电流特点差(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”,例如:在10kV电压等级的输配电系统中已经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(如氧化锌避雷器),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。
在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。目前中小功率变频电源 在国内外发展非常迅速,国内销售量已近100亿元/年,但压敏电阻在这一领域的应用几乎还是空白。
解决上述问题的有效方法是提高高压型压敏电阻的能量密度,或提高高能型压敏电阻的电压梯度和非线性系数(降低残压比),即开发高压高能型压敏电阻。
压敏电阻的应用类型
根据使用目的的不同,可将压敏电阻区分为两大类:①保护用压敏电阻,②电路功能用压敏电阻。
保护电阻
(1) 区分是电源保护用压敏电阻器,还是信号线、数据线保护用压敏电阻器,它们要满足不同的技术标准的要求。
(2) 根据施加在压敏电阻上的连续工作电压的不同,可将跨电源线用压敏电阻器区分为交流用或直流用两种类型,压敏电阻在这两种电压应力下的老化特性表现不同。
(3) 根据压敏电阻承受的异常过电压特性的不同,可将压敏电阻区分为浪涌抑制型、高功率型和高能型这三种类型。
1、浪涌抑制型:是指用于抑制雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压的压敏电阻器,这种瞬态过电压的出现是随机的,非周期的,电流电压的峰值可能很大。绝大多数压敏电阻器都属于这一类。
2、高功率型:是指用于吸收周期出现的连续脉冲群的压敏电阻器,例如并接在开关电源变换器上的压敏电阻,这里冲击电压周期出现,且周期可知,能量值一般可以计算出来,电压的峰值并不大,但因出现频率高,其平均功率相当大。
3、高能型:指用于吸收发电机励磁线圈,起重电磁铁线圈等大型电感线圈中的磁能的压敏电压器,对这类应用,主要技术指标是能量吸收能力。
压敏电阻器的保护功能,绝大多数应用场合下,是可以多次反复作用的,但有时也将它做成电流保险丝那样的"一次性"保护器件。例如并接在某些电流互感器负载上的带短路接点压敏电阻。
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