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金属氧化物压敏电阻(MOV) -工作,应用,设计技巧和选择指南

金属氧化物压敏电阻
金属氧化物压敏电阻

金属氧化物压敏电阻或MOV是蓝色或橙色的圆形组件,您通常可以在任何交流输入侧发现电源电路.的金属氧化物压敏电阻可以认为是另一种类型的可变电阻器它可以根据施加的电压改变电阻。当大电流通过MOV时,其电阻值减小并起到短路的作用。因此MOVs通常与保险丝并联使用,以保护电路免受高电压冲击。在本文中,我们将了解更多关于MOV工作以及如何在你的设计中使用它保护你的电路免受电压冲击.我们还将了解MOV的电气性能以及如何根据您的设计要求选择MOV,所以让我们开始吧。

什么是MOV(金属氧化物压敏电阻)?

MOV只是一个可变电阻,但不一样电位计, move可以根据施加的电压改变其电阻如果导线上的电压增加,电阻就减小,反之亦然。这一特性在保护电路免受高压尖峰时很有用;因此tHey主要用作浪涌保护器在电子网络中。一个简单的MOV如下图所示

金属氧化物压敏电阻

MOV是如何工作的?

在正常工作条件下,MOV的电阻将很高,他们将吸取非常小的电流,但是,当网络中有浪涌时,电压将上升到以上膝盖电压或夹紧电压它们能吸收更多电流,这样就能消除浪涌,保护设备。MOVs只能用于短避雷在美国,它们无法应对持续的激增。如果动膜暴露在反复的冲击下,它们的性能可能会略有下降。每当它们经历浪涌时,夹紧电压就会下降一点,一段时间后,这甚至会导致它们的破坏。为了避免这些风险,动件通常与热开关/保险丝串联,如果产生大电流,就会激活。让我们进一步讨论MOV如何在电路中工作。

如何在您的电路中使用MOV ?

MOV又称压敏电阻,通常与熔断器并联使用,以保护电路。下图显示了如何使用电子学中的MOV电路。

电子电路中的金属氧化物压敏电阻MOV

当电压在额定范围内时,MOV的电阻将非常高,因此所有电流都流过电路,而没有电流流过MOV。但当电压峰值发生在主电压,它直接出现在MOV上,因为它是平行于交流电源。这个高电压将降低MOV的电阻值到一个非常低的值,使它看起来像短路。

这迫使大电流流过MOV,这将吹断保险丝并断开电路与电源电压。在电压峰值期间,故障的高压将很快恢复到正常值,在这种情况下,电流流动的持续时间将不足以吹断熔断器,当电压恢复正常时,电路将恢复正常工作。但是,每次检测到尖峰时,MOV通过每次大电流短路和损坏自己暂时断开电路。因此,如果你发现MOV在任何电源电路中损坏,这可能是因为电路经历了许多电压峰值。

MOV建设

金属氧化物压敏电阻是一种压敏电阻器它是用氧化锌等金属氧化物和钴、锰、铋等金属氧化物的陶瓷粉末制成的。MOV由大约90%的氧化锌和少量的其他金属氧化物组成。金属氧化物的陶瓷粉末被完整地保存在两个称为电极的金属板之间。

金属氧化物的颗粒在每个近邻之间形成一个二极管结。所以MOV是一个很大的数二极管串联的串联的当你对电极施加小电压时,a反向漏电流出现在交叉处。最初,产生的电流将很小,但当对MOV施加大电压时,二极管边界结由于电子隧穿和雪崩击穿而击穿。的MOV的内部结构如下图所示。

金属氧化物压敏电阻结构
金属氧化物压敏电阻结构

MOV压敏电阻当特定电压施加在连接引线上时开始导电,当电压低于时停止导电阈值电压.MOVs有各种格式,如磁盘格式,轴向引线装置,块和螺钉端子和径向引线装置。的move应该总是并行连接为了提高能量处理能力,如果你想获得更高的额定电压,你应该串联起来。

MOV电气特性

让我们来看看MOV的不同电气特性,以更好地理解MOV属性。

静态电阻

MOV的静态电阻曲线以MOV的电阻值为x轴,电压值为y轴。

静阻曲线
静阻曲线

上面的曲线是MOV的电压和电阻曲线,在正常电压下电阻处于峰值,但随着电压的增加,压敏电阻的电阻下降。该曲线可用于了解在不同电压水平下MOV的电阻有多大。

vi特点

根据欧姆定律,线性电阻的V-I特性曲线总是一条直线,但我们不能期望变量电阻也是如此。正如你在下面的图像中看到的,如果电压有一个很小的变化,电流也会有一个显著的变化。

金属氧化物压敏电阻V-I特性

MOV可以在两个方向上运行,因此它具有对称的双向特性。曲线将看起来类似于两个的特征曲线稳压二极管背靠背连接。当MOV不导电时,它有一个高电阻,达到一定的电压,例如0-200伏,曲线有一个线性关系,其中流过压敏电阻的电流几乎为零。当我们在200-250V范围内增加施加电压时,电阻减小,压敏电阻开始导电,几微安的电流开始流动,这对曲线没有太大影响。

一旦上升的电压达到额定或夹紧电压(250V),压敏电阻变得高度导电,大约1mA的电流开始流过压敏电阻。当压敏电阻的瞬态电压等于或高于夹紧电压时,由于半导体材料的雪崩效应,压敏电阻的电阻变小,使其变成导体。

MOV电容

正如我们已经知道的那样,MOV是由两个电极构成的,它作为介电介质,并具有电容的影响,如果不考虑它,可能会影响系统的工作。每个半导体压敏电阻都有电容值,这取决于它的面积,而这也与它的厚度成反比。

电容值不是一个大问题,当涉及到直流电路,因为电容将保持几乎恒定,直到设备的电压达到箝位电压。当电压达到夹紧电压时,压敏电阻开始正常工作,不会有任何电容效应。

当涉及到交流电路时,MOV的电容可能会影响MOV的整体电阻,从而导致泄漏电流.由于压敏电阻与被保护器件平行连接,当频率增加时压敏电阻泄漏电阻迅速下降。的MOV的电抗值可以用公式计算吗

Xc = 1/2πfC

其中,Xc为电容电抗,f为交流电源的频率。如果频率增加,泄漏电流也会增加,如图所示在上述V-I特性曲线的非导电泄漏区域。

选择正确的MOV保护

您应该了解MOV的各种参数,以便为您的设备选择正确的设备。的MOV规格取决于以下情况

  • 最大工作电压:它是稳态直流电压,典型的泄漏电流将小于规定值。
  • 钳位电压:它是MOV开始传导和消散浪涌电流的电压。
  • 冲击电流:它是能给设备而不造成任何设备损坏的最大峰值电流;它主要用“给定时间内的电流”来表达。虽然该设备可以处理浪涌电流,但制造商建议如果出现浪涌电流,则更换该设备。
  • 飙升的转变:当器件经历浪涌时,额定夹紧电压降低,浪涌后电压的变化称为浪涌位移。
  • 能量吸收:在浪涌期间,MOV在特定波形的指定峰值脉冲时间内所能消耗的最大能量。这个值可以通过在特定的控制电路中运行所有设备来确定。能量通常用标准瞬态x/y表示,其中x是瞬态上升,y是达到其半峰值的时间。
  • 响应时间:它是压敏电阻在浪涌发生后开始导电的时间,在许多情况下,没有确切的响应时间。典型的响应时间总是固定为100nS。
  • 最大交流电压:它是可以不断给予压敏电阻的最大RMS线电压,应选择最大RMS值略高于实际RMS线电压。正弦波的峰值电压不应与最小压敏电阻重叠,如果重叠,可能会降低组件的寿命。制造商将在产品描述中指定我们可以提供给设备的最大交流电压。
  • 泄漏电流:它是压敏电阻在低于夹紧电压时所吸引的电流,即网络中没有浪涌。通常,漏电流将在设备上给定的工作电压下指定。

MOV的应用

MOVs可用于保护各种类型的设备免受不同类型的故障。可用于交直流电路中单相线对线保护和单相线对线、线对地保护。它们可用于晶体管、mosfet或晶闸管中的半导体开关保护和电机操作设备中的接触电弧保护。

金属氧化物压敏电阻的应用

当涉及到应用时,MOVs可用于有浪涌或电压峰值风险的电路中。MOVs主要用于防震保护的适配器和带,连接到电源的电源,电话和其他通信线路,工业高能交流线路保护,数据系统或电源系统,保护一般电子设备,如手机,数码相机,个人数字助理,MP3播放器和笔记本电脑。

MOVs也用于某些情况下,如微波混频器调制,检测和频率转换,这些都不是MOV最广为人知的应用。

MOV保护电路-设计技巧

现在我们已经讨论了MOV是什么以及它如何用于保护电路免受电压峰值的影响,让我们用一些设计技巧来结束本文,这些设计技巧在设计电路时会派上用场。

  1. 选择MOV的第一步是确定将通过压敏电阻提供的连续工作电压,您必须选择最大交流或直流电压匹配或略高于应用电压的压敏电阻。选择比实际线路电压高10-15%的最大额定电压压敏电阻是常见的,因为电源线总是有电压方差公差。这个比例将包括在他们的电压值中,在某些情况下,如果你想要实现极低的泄漏电流,尽管有最低的保护等级,你可以使用工作电压更高的压敏电阻。
  2. 找出在浪涌情况下压敏电阻所吸收的能量。这可以通过使用环境中浪涌时压敏电阻的所有绝对最大负载和数据表中提供的规格来确定。您应该选择能够消耗更多能量的压敏电阻,这些能量相当于或略大于电路可以产生的浪涌期间所需的能量耗散。
  3. 计算通过压敏电阻的峰值瞬态电流或浪涌电流。您应该选择浪涌电流额定值等于或略大于电路可能产生的事件所需的额定值的压敏电阻,以确保其正常工作。
  4. 与上述所有属性类似,您还应该确定所需的功耗,并选择具有等效功率或理想情况下超过电路可能产生的事件所需的功率处理的压敏电阻。
  5. 功率、浪涌电流和能量额定值总是以大于事件预期的方式选择。如果您不确定事件的因素,明智的做法是选择具有更高功率、浪涌电流和能量额定值的设备。
  6. 最后也是最重要的一步是选择能够提供所需夹紧电压的型号。您可以根据您允许电路在事件期间看到的输入或输出的近似最大电压值来选择夹紧电压。你应该确保你的电路能够承受这个电压,这将是你的电路将经历的最高电压。

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