金屬氧化物壓敏電阻器的選擇——KOA

金屬氧化物壓敏電阻器的選擇

  • 選擇壓敏電阻器的步驟

選擇金屬氧化物壓敏電阻器的基本步驟如Fig.1所示。下面根據基本步驟,通過具體事例來追蹤選擇的流程。

Fig.1 選擇壓敏電阻器的基本步驟 


事例)電源線的線間雷擊浪涌吸收措施
Fig.2 電路事例


電源電壓 VE=200(Vr.m.s.)±10%
浪涌電壓 Vs=5(kV)
等效浪涌阻抗 ZS=100(Ω)
浪涌脈沖寬度 tT=50(μs)
負荷耐電壓VP=800(V)
浪涌次數 N=104次

①確定壓敏電阻器電壓

首先根據電路電壓,選擇適當的壓敏電阻器電壓。

1)根據電路電壓VE(V),用①式確定要選擇的壓敏電阻器電壓的最小值。
V
E≦VVmin.)(1-α) …
V
E:電路電壓的峰值
V
Vmin.):壓敏電阻器最小電壓值
α:安全系數(α=0.1)
在事例中,電源電壓為200V
r.m.s.±10%,
用①式確定壓敏電阻器電壓
V
Vmin.)≧(200√2 ×1.1)/(1-0.1)
≧346(V)
在事例中,需要選擇產品目錄中記載的壓敏電阻器電壓范圍的標準范圍下限值在346V以上的壓敏電阻器。
此外,壓敏電阻器還有一個標準,那就是可以持續施加的電壓的上限值,即最大允許電路電壓。
如果持續施加超過該電壓的電壓,壓敏電阻器有可能出現劣化,這一點也需要予以考慮。


2)根據電路電壓VE(V),用②式求出需要的最大允許電路電壓。
V
E≦VA(1-α) …
V
E:電路電壓
V
A:最大允許電路電壓
α:設計余量(α=0.2)
在事例中,電源電壓為200V
r.m.s.±10%,
用①式確定壓敏電阻器電壓
V
Vmin.)≧(200×1.1)/(1-0.2)
≧275(V) 



需要根據以下兩個條件,來選擇壓敏電阻器的公稱壓敏電阻器電壓:
壓敏電阻器電壓范圍的標準范圍下限值在346V以上,
最大允許電路電壓在275V以上。
對照產品目錄,應當選擇壓敏電阻器電壓在NVDxxUCD390以上的產品。
但單憑這一點是不夠的。
還需要研究受到浪涌電壓沖擊時,壓敏電阻器的電壓抑制范圍是否適當。
若不適當,在受到浪涌電壓沖擊的關鍵時刻,有可能得不到適當的電壓抑制效果。

②計算通過壓敏電阻器的浪涌電流

假設應當保護的電路為Fig.3,通過金屬氧化物壓敏電阻器的浪涌電流Ip可通過③式求出。

Fig.3 浪涌等效電路


Ip=(VsVc/ Zs 

Ip :浪涌電流
Vs :浪涌電壓
Vc :壓敏電阻器抑制電壓
Zs :等效浪涌阻抗

 

Vc大多數情況下小于Vs,因此也可以忽略Vc進行簡單計算。

在事例中,VS=5(kV)、ZS=100(Ω)、VP=800(V),
根據③式
Ip=5000/100
=50(A) ※脈沖寬度tT=50(μs)
由此可知,受到浪涌電壓沖擊時,通過壓敏電阻器的電流值為50(A)。

確定抑制電壓(限制電壓)

限制電壓根據產品目錄的電壓-電流特性曲線進行選擇,相對于保護對象的耐電壓VP,通過式求出的電流IP所對應的金屬氧化物壓敏電阻器的限制電壓應在VP以下(參照Fig.5)。
Fig.3 電壓-電流特性曲線與I
PVP的關系

在事例的電路中,以壓敏電阻器公稱電壓在390(V)以上、
最大允許電路電壓在275(Vr.m.s.)以上為條件,
根據產品目錄的電壓-電流特性曲線,暫定選擇Ip=50(A)所對應的限制電壓在800(V)以下的金屬氧化物壓敏電阻器。
對照該條件得到的結果是……
φ10產品:NVD10UCD430、NVD10UCD470
φ14產品:NVD14UCD430、NVD14UCD470


需要從以上4種產品中選擇。

確定盤徑的大小

根據通過③求出的浪涌電流IP及浪涌脈沖寬度tT(s)和重復次數,
使用浪涌耐量、浪涌壽命特性(參照個別標準),選擇允許值范圍內的
金屬氧化物壓敏電阻器。
根據③中計算出的IP=50(A)、tT=50(μs)、重復104次
對照產品目錄的浪涌耐量、浪涌壽命特性進行選擇。

對照產品目錄得到的結果是……
NVD10UCDxxx:80(A)、NVD14UCDxxx:120(A)

由結果可知,這些產品均大于50(A),③所對應的品種均可使用,
但浪涌次數104次可能包含不確定因素。
如果貼裝方面不存在問題,設計應留出足夠的充裕度,
選擇
NVD14UCD型的φ14產品。


以上就是選擇壓敏電阻器的大致流程。
希望能夠為您研究用以應對浪涌的壓敏電阻器提供參考。


上傳時間:2018-07-27
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