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压敏电阻过压保护的数学原理及选择实例

压敏电阻（雷敏）过压保护的数学原理及选择实例

1 压敏电阻抑制雷击过电压的数学原理

电路中感应到的雷击过电压可用一个冲击电压源来进行等效计算。当一个如图所示的电路遭到雷电感应时，应用冲击电压源的概念，雷击就是在原有电路中叠加一个冲击电压源V S 和该高频冲击电压在线路中的等效阻抗X S （源阻抗，Source Impedance ）；由于V S >>V B，所以在分析雷击过电压时工频电压源V B 可被忽略不计，如图 2 所示。

V B 而言，设备电源线的阻抗是可以忽略不计的，但对高频率的等效雷电压冲击源V S 而言，设备电源线的阻抗是不可忽略的因素，我们可以将这个阻抗看成是冲击电压源的组成部分，并称之为源阻抗X S 。设备电源线的阻抗与电源线的长度和电压波的频率有关。一条长约5m 的电源线，其阻抗和频率的关系如图3 所示

设备的电源线存在一定的电感和分布电容，一个从电源侧侵入设备的

1.2/50μs 雷电压波在传播到设备的入口端时会转变成Ring Wave 波形（假设输入阻抗无穷大且无压敏电阻保护），该波形的典型频率为100kHz ，如图 4 所示。

压敏电阻接入电路后，如果冲击电压源V S 的峰值远大于压敏电压U N，压敏电阻导通并呈低阻态。由于被保护设备的输入阻抗一般都远大于与之并联的压敏电阻的导通阻抗X V ，所以流过压敏电阻的冲击电流峰值I P 及其压敏电阻两端的导通电压（残压）U R 均不受被保护设备的影响。压敏电阻导通时的等效电路如图5 所示。

根据戴维南定理，冲击电压源的短路电流I S ＝V S /X S。

1 ）压敏电阻在多次雷击下的最大导通电压和最大导通电流

当过电压V S 使非线性的压敏电阻导通时，压敏电阻抑制过电压的原理如图6 所示。图中，load line 是一条直线，它与压敏电阻V /I特性曲线的横轴相交于I S ，与纵轴相交于V S ；load line 与V /I特性曲线相交于Q 点，该交点就是压敏电阻导通时的工作点，即：Q 点所对应的电压u R 就是压敏电阻导通时的残压，所对应的电流i p 就是压敏电阻导通时流过的冲击电流峰值。生产厂家提供的V /I特性曲线均为压敏电压为正偏差（＋10 ％）时的情况，因此我们作图得到的u R 就是该规格压敏电阻最大的导通电压，得到的i p 也是压敏电压为正偏差（＋10 ％）时的导通电流，但i p 并不是导通电流的最大值。

事实上，最大的导通电流i pm 发生在压敏电压为负偏差（－10 ％）的情况下，我们可以用式1 近似计算出i pm 的值。

（1 ）

由式1 可知，在V S 和压敏电阻规格一定时，压敏电阻中的最大的导通电流i pm

与源阻抗X S 呈反比，X S 越大，i pm 越小。那么我们如何确定X S 的取值呢？

IEC61000-4-5 规定了三类防雷模拟测试的标准，如表1 所示。压敏电阻用户可以根据自己的整机的电源进线方式和使用环境来选定设计计算所需的V S 和X S 。

为了保证防雷模拟测试能够顺利通过，我们根据选定的V S 和X S 计算出i pm

后，还要从该规格压敏电阻的脉冲电流降额曲线上查出脉冲宽度20μs 、冲击次数为10 的最大允许脉冲电流峰值i max （压敏电阻在连续10 次雷击下的最大通流量），如果i max > i pm，则该规格的压敏电阻满足该测试条件下的通流（surge ）要求。

表 1 IEC61000-4-5 规定的

模拟雷击测试标准

严酷等级开路电压

V S

(1.2/50μs)

( kV)

源阻抗X S （Ω ）

L －L

/ N

L/N －

其他

一级0.5 2 12 42 二级 1 2 12 42 三级 2 2 12 42 四级 4 2 12 42 模拟雷电波冲击10 次，正反向各 5 次，冲击时间间隔60s

图6 中的load line 是在V /I特性曲线的坐标刻度为十进制下的画法，产品样本中的V /I特性曲线一般都是用双对数坐标表示，在双对数坐标下，load line 不是一条直线，它的形状如图7 所示。

2 ）压敏电阻在多次雷击下的的平均功率

从表1 可以看出：IEC61000-4-5 规定的模拟雷击测试要求在连续冲击10 次、每次间隔60s 的条件下进行。在此条件下，由于间隔时间通常远大于雷击持续时间，所以压敏电阻的平均功率P 为：

（ 2 ）

式2 中，T 为脉冲时间间隔。

用式2 计算出平均功率P 后，还需要在产品样本中查出该规格压敏电阻的额定功率（rated wattage ）P 0 ，如果P 0 > P，则该规格的压敏电阻满足该测试条件下的功率耗散要求。

如果P 0 > >P，我们就可以缩短试验时的脉冲时间间隔，最小的时间间隔T 为：

min

（ 3 ）

2 压敏电阻抑制操作过电压的数学原理

当过电压是由开断电感元件中的电流引起的，“浪涌电流（surge current ）”及其等效波形参数可用下面的方法求出。

1 ）操作波的浪涌电流峰值和等效方波持续时间

因为电感中的电流不能突变，所以在电感被开断的时刻，压敏电阻中流过的电流与电感中的电流相等，此时刻后，压敏电阻中的电流i 随电感磁场能量的泄放逐步减小，其衰减规律符合指数函数：

i=i0exp(-t/ τ )（4 ）

式中，i 0 为初始放电电流（电感在被开断瞬间的电流），时间常数τ ＝L/R 可由电流通路上的电感量L 和电阻R 求出。从式 4 可以看出：当时间t ＝τ 时，电流i 已衰减为初始放电电流i 0 的1/e （约37 ％）。根据数学原理，式4 表示的指数衰减曲线的积分面积相当于一个电流恒等于i 0 、持续时间为τ 的方波的面积；从电学的角度看这两种电流波形的电荷量相等，如图8 所示。

τ 的大小取决于电感量L 、电感线圈的直流电阻R C 和压敏电阻的导通电阻R V ，即：

τ≈L/R C+R V（5 ）

压敏电阻的导通电阻R V 随着电流从i 0 衰减到0 不断变化（增大），因此τ 也是电流的函数。在工程计算中，一般假定R V 为常数，它所对应的电流为i 0 （从V /I特性曲线上找到i 0 对应的电压u R ，R V ＝u R /i0。从严格的意义上说，V /I特性曲线上的残压u R 是在电流波形为8/20μs 情况下测出的，对指数波形而言u R 会小一些，但一般不会影响选型结果），以减少计算上的难度。

通过以上近似计算得到的τ 基本上等效于压敏电阻脉冲电流降额曲线的脉冲宽度，i 0 相当于雷电波下的i pm 。在给定冲击寿命（冲击次数n ）的条件下，我们可以用与上节（ 1 节）相同的方法从降额曲线上找到与τ 和n 对应的i max ，然后校验i 0 是否小于i max 。

2 ）压敏电阻对操作波的能量吸收能力

电感中储存着较大的磁场能量，因此当它被开断时，磁场能量就会转化为电场能量通过压敏电阻和电感线圈的直流电阻R C 释放出来。电感中储存的磁能E L 为:

（ 6 ）

能量E L 需要压敏电阻和电感线圈的直流电阻R C 共同承担，但我们一般不考虑两者的分担比例，并假设 E L 全部由压敏电阻承担。压敏电阻的能量吸收能力E max 为：

（7 ）

式中，i max 为压敏电阻脉冲电流降额曲线上对应着冲击寿命n 和τ的最大通流量；u max 为压敏电阻V /I特性曲线上i max 所对应的最大残压（压敏电压偏差为＋10 ％）。如果 E max > E L，则该规格的压敏电阻满足能量吸收的要求。

3 ）压敏电阻在连续操作下平均功率

在有些实际电路中存在着连续多次操作的情况，如果实际存在这种情况且连续操作的时间间隔为T ，压敏电阻的平均功率P 为：

（8 ）

如果压敏电阻的额定功率P 0 > P，则该规格的压敏电阻满足功率耗散的要求。如果P 0 > >P，最小的时间间隔T min 可设计为：

（9 ）

4 选型计算实例

4.1 选型计算前的准备工作

在选型前，必须向用户详细了解以下情况，并将有关技术信息填入《用户技术情况调查表》，如表2-4-1 所示。

1）被保护设备的最大工作/ 考核电压；

2）被保护设备或部件的保护电压水平；

3）被保护设备的雷击测试的电压等级（即复合波发生器的开路电压）和冲击次数、冲击间隔时间；

4）压敏电阻的用途和安装位置；

5）操作波发生源的电感量、初始放电电流、线圈直流电阻、设计放电次数和最小时间间隔；

6）其他。

4.2 实例一

某低压电器（内含EPROM 等数个IC 芯片）曾在雷雨天发生过IC 芯片损坏的问题。生产厂家考虑在产品的交流电源侧（L －N 之间）加装压敏电阻。经了解，其主要技术信息如下（参见图2-4-1 ）：

1）该低压电器的电源部分为单相，且只有两条进线L 、N 进入电源变压器初级端。

2）电源变压器初级的额定电压为220V AC，电压偏差为± 10 ％，但生产厂家出于安全考虑，规定产品出厂前要将电压升高到380V AC考核2 小时；

3）电源入口端的保护电压水平为1800V ；

4）雷击测试的条件为：开路电压5kV （1.2/50μs ）、源阻抗2Ω ，连续冲击10 次（正反向各 5 次）、每次间隔60s 。

1 ）压敏电压U N 的选定及预选型号

虽然该低压电器的额定电压是220V AC，但是我们应该按用户的考核电压的最大值作为压敏电阻的最大连续工作电压，即380V AC × 1.1 ＝418 V AC，查阅

本公司产品样本可选压敏电压U N为680V ，预选压敏电阻型号为

GNR14D681K 。

2) 图解确定最大导通电压u R 和最大导通电流i pm

i pm=(5000-0.9×1500/1.1)/2≈1890 (A)

在GNR14D681K 的脉冲电流降额曲线上可以查出脉冲宽度20μs 、冲击次数为10 的最大允许脉冲电流峰值i max ≈ 1600A ，因此不满足i pm < i max的通流条件，我们改选GNR20D681K 。

在GNR20D681K 的V/I 特性曲线上绘出V S ＝5KV 、X S ＝2Ω 的load line ，如图2-4-3 所示（V/I 特性曲线根据产品样本重新绘制）。图解得到交点Q 所对应的u R ＝1480V 。根据式2-3-1 ，最大导通电流i pm 为：

在GNR20D681K 的脉冲电流降额曲线上可以查出脉冲宽度20μs 、冲击次数为10 的最大允许脉冲电流峰值i max ≈ 2300A ，因此满足i pm < i max的通流条件。

3) 多次雷击下的的平均功率

根据式2-3-2 ，GNR25D681K 压敏电阻在连续冲击10 次、每次间隔60s 的条件下的平均功率为：

从产品样本中可以查出GNR20D681K 的额定功率P 0 ＝1W ，此结果满足P >P的要求，因此GNR20D681K 压敏电阻满足该测试条件下的功率耗散要求。0

4) 保护电压水平校验

从图4-3 得到的u R ＝1480V 是GNR20D681K 规格压敏电阻的最大导通电压，此结果满足保护电压水平1800V 的要求。

选型结论：该低压电器电源的L －N 之间应选用GNR20D681K 规格压敏电阻。

4.3 实例二

一个小电机控制回路等效电路如图4-4 所示，电路参数如下：

V DC＝24 ± 2 V

L ＝0.1 H

i 0 ＝2 A

R C ＝12 Ω

开关设计动作寿命＝106

最短连续开关时间间隔＝10 s

开关触点的保护电压水平＝100 V

选型计算步骤

1) 压敏电压U N 的选定及预选型号

压敏电阻的最大连续工作电压为（24 ＋2 ）V DC＝26 V DC，查阅本公司产品样本，可选压敏电压U N为33V ，预选压敏电阻型号为GNR10D330K 。

2) 操作波的浪涌电流峰值和等效方波持续时间

从GNR10D330K 的V /I特性曲线（产品样本p15 ）上找到i 0 ＝2A 对应的电压u R 为62V ，那么R V ＝u R /i0 ＝62V/2A ＝31 Ω ，根据式

2-3-5 ，可得：

从GNR10D330K 的脉冲电流降额曲线（产品样本p21 ），可查出对应冲击时间2.33ms 、冲击次数106的i max ≈ 1.8A ，此结果不满足i 0 < i max的通流条件，因此我们改选GNR14D330K 。

从GNR14D330K 的V /I特性曲线（产品样本p15 ）上找到i 0 ＝2A 对应的电压u R 为56V ，那么R V ＝u R /i0 ＝56V/2A ＝28 Ω ，根据式

2-3-5 ，可得：

从GNR14D330K 的脉冲电流降额曲线（产品样本p22 ），可查出对应冲击时间2.5ms 、冲击次数106的i max ≈ 3.5A ，此结果满足i 0 < i max的通流条件，3) 压敏电阻对操作波的能量吸收能力

根据式2-3-6 ，可得电感L 储存的能量为：

从GNR14D330K 的V /I特性曲线（产品样本p15 ）上找到i max ＝3.5A 对应的电压u max 为58V ，根据式3-7 ，可得GNR14D330K 的最大能量吸收能力为：

此结果满足E L

4) 压敏电阻在连续操作下平均功率

在连续多次操作、间隔时间T ＝10s 的情况下，GNR14D330K 的平均功率为：

从产品样本中可以查出GNR14D330K 的额定功率P 0 ＝0.1W ，此结果满足P 0 >P的要求，因此GNR14D330K 压敏电阻满足功率耗散要求。

由于P 0 >>P，我们可向用户建议最小的连续动作时间间隔T min 的值：

5) 保护电压水平校验

GNR14D330K 压敏电阻最大导通电压为56V ，开关元件两端的电压为56V ＋26V ＝82V ，此结果满足开关触点的保护电压水平100V 的要求

稳压管,TVS管,压敏电阻,FUSE的作用和原理

稳压管、TVS管、压敏电阻、FUSE 稳压管: 1、浪涌保护电路:稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适宜.图中的稳压二极管D是作为过压保护器件.只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开. 2、电视机里的过压保护电路:EC是电视机主供电压,当EC电压过高时,D导通,三极管BG导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态. 3、电弧抑制电路:在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了.这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它. 4、串联型稳压电路:在此电路中,串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定的12V电压了.这个电路在很多场合下都有应用瞬态电压抑制二极管（TVS管）瞬态电压抑制二极管（TVS管）常称为防雷管，是一种安全保护器件。这种器件在电路系统中起到分流、箝位作用，可以有效降低由于雷电、电路中开关通断时产生的高压脉冲，避免雷电、高压脉冲损坏其它器件。其工作原理是交流到直流震荡产生直流波，用TVS去掉尖峰，直接并接在次级被保护的设备之前。TVS是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。正因为如此，TVS可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。 TVS管有单向、双向两种。单向的图形符号与稳压管相似，TVS器件按极性可分为单极性和双极性两种；按用途可分为通用型和专用型；按封装和内部结构可分为轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等[1]。轴向引线的产品峰值功率可达400 W、500 W、600W、1500W和5 000W。其中大功率的产品主要用在电源馈线上，低功率产品主要用在高密度安装场合。对于高密度安装的场合，也可以选择双列直插和表面贴装等封装形式。应用电路。当输入端有高压浪涌脉冲引入时，不论脉冲方向如何，TVS管能快速进入击穿状态，对输入电压进行箝位。在电源端用ＴＶＳ比较好。电源主要保护有两种： AC/DC电源输入防雷过压保护： AC/DC电源输入过压保护：常用的电能有二种AC,DC.国内电网供电通常为AC220/AC380V，但是由于电网通常不稳定，所以要在选型的时候考虑相应的浮动电压。当用于低压电源（通常属于次级保护）我们可以选用TVS。常用的双向TVS管参数：截止电压（V）击穿电压（Vmin）击穿电压（Vmax）测试电流（mA）最大箝位电压（V）最高脉冲电流（A）反向漏电流（uA）在选用TVS时，应考虑以下几个主要因素： (1)若TVS有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时，应当选用双极性的，否则可选用单极性。 (2)所选用TVS的Vc值应低于被保护元件的最高电压。Vc是二极管在截止状态的电压，也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它不能大于被保护回路的可承受极限电压，否则器件面临被损坏的危险。(3)TVS在正常工作状态下不要处于击穿状态，最好处于VR以下，应综合考虑VR和VC两方面的要求来

开关电源保护电路实例详细分析

开关电源保护电路实例详细分析输入欠压保护电路 1、输入欠压保护电路一概述（电路类别、实现主要功能描述）：该电路属于输入欠压电路，当输入电压低于保护电压时拉低控制芯片的供电Vcc，从而关闭输出。电路组成（原理图）：工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 当电源输入电压高于欠压保护设定点时，A点电压高于U4的Vref，U4导通，B点电压为低电平，Q4导通，Vcc供电正常；当输入电压低于保护电压时，A点电压低于U4的Vref，U4截止，B点电压为高电平，Q4截止，从而Vcc没有电压，此时Vref也为低电平，当输入电压逐渐升高时，A点电压也逐渐升高，当高于U4的Vref，模块又正常工作。R4可以设定欠压保护点的回差。电路的优缺点该电路的优点：电路简单，保护点精确缺点：成本较高。应用的注意事项：使用时注意R1，R2的取值，有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意R1，R2的温度系数，否则高低温时，欠压保护点相差较大。 2、输入欠压保护电路二概述（电路类别、实现主要功能描述）：输入欠压保护电路。当输入电压低于设定欠压值时，关闭输出；当输入电压升高到设定恢复值时，输出自动恢复正常。

电路组成（原理图）：工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 输入电压在正常工作范围内时， Va大于VD4的稳压值，VT4导通，Vb为0电位，VT5截止，此时保护电路不起作用；当输入电压低于设定欠压值时，Va小于VD4的稳压值，VT4截止，Vb为高电位，VT5导通，将COMP（芯片的1脚）拉到0电位，芯片关闭输出，从而实现了欠压保护功能。 R21、VT6、R23组成欠压关断、恢复时的回差电路。当欠压关断时,VT6导通，将R21与R2并联，；恢复时，VT6截止，，回差电压即为(Vin’-Vin)。电路的优缺点优点：电路形式简单，成本较低。缺点：因稳压管VD4批次间稳压值的差异，导致欠压保护点上下浮动，大批量生产时需经常调试相关参数。应用的注意事项： VD4应该选温度系数较好的稳压管，需调试的元件如R2应考虑多个并联以方便调试输出过压保护电路 1、输出过压保护电路一概述（电路类别、实现主要功能描述）：输出过压保护电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或电路本身故障（开环或其他）导致输出电压高于稳压值时，此电路会将输出电压钳位在设定值。电路组成（原理图）：

压敏电阻保护电路设计讲解

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2 https://www.doczj.com/doc/e2226652.html, 3 AUMOV?系列压敏电阻介绍5 LV UltraMOV?压敏电阻系列介绍6 压敏电阻基础 8 汽车MOV 背景信息和应用例举 11 LV UltraMOV?背景信息和应用例举13 低压直流 MOV 选型16 瞬态浪潮抑制技术 18 金属氧化物压敏电阻（MOV ）介绍18 压敏电阻串、并联 21 附件：技术规格和零件号相互参照本文件的技术规格说明和说明性材料为出版时所知的最准确的描述，如有变更，恕不另行通知。更多信息，请访问https://www.doczj.com/doc/e2226652.html, 。

https://www.doczj.com/doc/e2226652.html, 3 AUMOV TM 系列压敏电阻介绍以上器件有以下规格： ? 磁盘大小： 5mm, 7mm, 10mm, 14mm, 20mm ? 额定工作电压：16–50VDC 额定浪涌电流：400－5000A （8/20ps ）? ? 额定助推起动功率：6－100焦耳? 额定负载突降: 25–35 V AUMOV TM 系列特点 ? 符合AEC-Q200（表10）的规定? 强劲的负载突降和助推起动功率? 通过UL 认证（可选环氧树脂涂层） ? 较高的工作温度：最高达125°C （可选酚醛树脂涂层）? 较高的额定峰值浪涌电流和能量吸收能力 AUMOV TM 系列的优点 ? 符合汽车行业要求? 符合ISO 7637-2的规定 ? 有助于电路设计员符合UL1449标准? 适合高温环境和应用 ? 卓越的浪涌保护和能量吸收能力，提高了产品的安全性? 具有通过TS16949认证的生产器件 AUMOV?系列压敏电阻是专为保护低压（12VDC 、24VDC 和42VDC ）汽车系统的电路而设计的。该系列压敏电阻有5种磁盘规格，径向引线可选择环氧树脂涂层或酚醛树脂涂层。汽车MOV 压敏电阻符合AEC-Q200（表10）的规定，能够提供强劲的负载突降、实现助推起动、产生额定峰值浪涌电流以及具有高能量吸收能力。

热保护设计应用在压敏电阻上的安规要求

热保护设计应用在压敏电阻上的安规要求突波保护器 (Surge Protective Devices, SPDs) 零组件 – 压敏电阻(Metal-Oxide Varistors, MOVs) ，由于具有易于使用的特性，因此常被应用在工业控制设备、电源供应类、家电等各式产品中，以做为基本的突波保护组件。压敏电阻的主要组成为氧化锌 (ZnO)，是一种半导体材料，所拥有的独特电气特性可在正常工作电压时呈现高阻抗状态，在异常高电压时则会降低阻抗让电流通过。当压敏电阻被安装在电气回路的前端时，可让回路后端的电器产品在异常高电压下达到被保护的作用。常见的异常高电压为发生闪电时所造成。闪电直接或间接集中于建筑物上都会让异常高电压出现在电气回路中，虽然能量很大但时间十分短暂，而压敏电阻正可承受这种瞬间的高压冲击，然若是异常高电压属长时间维持，则压敏电阻会因无法承受而起火燃烧，另压敏电阻也会因使用一段期间的多次突波冲击而呈现功能退化，造成理应保持高阻抗的状态却在正常情况下产生导通而可能过热起火。制造商鉴于此，为了防止前述的异常状况造成安全疑虑，因此在电路设计上，一般皆会让压敏电阻串联一颗温度保险丝，以为异常现象时可断开电气回路，来达到保护使用者的作用。整合温度保险丝功能的压敏电阻 (TMOV) 由于温度保险丝的特性不一，在不同的电路设计上可能无法达到一致性的保护，因此常令许多研发人员感到棘手。另基于提高安全和精简成本的双重考虑，亦有愈来愈多的突波保护器制造商开始在压敏电阻上加上热保护的设计，以便如温度保险丝 (Thermal-link)，让异常高温下的压敏电阻可断开电气回路并达到自我保护，及防止高温自燃所带来的伤害。此举因此有了整合温度保险丝功能的压敏电阻 (TMOV)，并让压敏电阻产品在既有的突波保护功能下，进一步具备过温断路保护功能，从而大幅提高电器产品的整体安全性。 UL 1449 针对 TMOV 的安规要求

气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路原理

气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路原理上传者：dolphin 由于压敏电阻（VDR）具有较大的寄生电容，用在交流电源系统，会产生可观的泄漏电流，性能较差的压敏电阻使用一段时间后，因泄漏电流变大可能会发热自爆。为解决这一问题在压敏电阻之间串入气体放电管。图1 中，将压敏电阻与气体放电管串联，由于气体放电管寄生电容很小，可使串联支路的总电容减至几个pF。在这个支路中，气体放电管将起一个开关作用，没有暂态电压时，它能将压敏电阻与系统隔开，使压敏电阻几乎无泄漏电流。但这又带来了缺点就是反应时间为各器件的反应时间之和。例如压敏电阻的反应时间为25ns，气体放电管的反应时间为100ns，则图2 的R2、G、R3 的反应时间为150ns，为改善反应时间加入R1 压敏电阻，这样可使反应时间为25ns。金属氧化物压敏电阻（MOV）的电压-电流特性见图3，金属氧化物压敏电阻（MOV）特性参数见表1。气体放电管（GDT）的电压-电流特性见图4，气体放电管（GDT）特性参数见表2。

金属氧化物压敏电阻（MOV）特性参数由于浪涌干扰所致，一旦加在气体放电管两端的电压超过火花放电电压（图4 的u1）时，放电管内部气体被电离，放电管开始放电。放电管端的压降迅速下降至辉光放电电压（图4 的u2）（u2 在表2 中的数值为140V 或180V，与管子本身的特性有关），管内电流开始升高。随着放电电流的进一步增大，放电管便进入弧光放电状态。在这种状态下，管子两端电压（弧光电压）跌得很低（图4的u3）（u3 在表2 中数值为15V 或20V，与管子本身的特性有关），且弧光电压在相当宽的电流变动范围（从图4 的i1→i2 过程中）内保持稳定。因此，外界的高电压浪涌干扰，由于气体放电管的放电作用，被化解成了低电压和大电流的受保护情况（u3 和i2），且这个电流（从图4 的i2→i3）经由气体放电管本身流回到干扰源里，免除了干扰对灯具可能带来的危害。随着浪涌过电压的消退，流过气体放电管的电流降到维持弧光放电状态所需的最小值以下（约为10mA~100mA，与管子本身的特性关）,弧光放电便停止，并再次通过辉光放电状态后，结束整个放电状态（熄弧）。

开关电源保护电路

开关电源保护电路为使开关电源在恶劣环境及突发故障状况下安全可靠，提出了几种实用的保护电路，并对电路的工作原理进行了详尽分析。关键词：开关电源；保护电路；可靠性 1 引言评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。 2 开关电源常用的几种保护电路 2.1 防浪涌软启动电路开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬间，输入电压经整流桥（D1～D4）和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80％额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，开关电源处于正常运行状态。图1 采用晶闸管和限流电阻组成的软启动电路

图2是采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。电源接通瞬间，输入电压经整流（D1～D4）和限流电阻R1对滤波电容器C1充电，防止接通瞬间的浪涌电流，同时辅助电源V cc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时，K1动作，其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1，电源进入正常运行状态。限流的延迟时间取决于时间常数（R2C2），通常选取为0.3～0.5s。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡，延迟电路可采用图3所示电路替代RC延迟电路。图2 采用继电器K1和限流电阻构成的软启动电路图3 替代RC的延迟电路 2.2 过压、欠压及过热保护电路进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制，为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％，温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6，为了避免功率器件过热造成损坏，在开关电源中亦需要设置过热保护电路。

压敏电阻老化炸机解决方案

压敏电阻老化炸机解决方案压敏电阻是典型的钳位型过压器件，在实际过压防护中，利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。其优点也是极为显着的通流量大(100A~70kA)其体积越大所能承受的浪涌电流越大、种类齐全，使用范围广;其缺点也广为人知：1、压敏电阻的非线性特性较差(动态电阻较大);2、大电流时限制电压(箝位电压)较高;3、低电压时漏电流较大，较易老化。压敏电阻的缺点是易老化，大多数情况下P-N结过载时会造成短路且不可回转至正常状态，在电冲击的反复多次作用下压敏电阻内的二极管元件被击穿，电阻体的低阻线性化逐步加剧，压敏电压越来越低，漏电流越来越大，随着MOV本体温度的升高，漏电流更大，形成恶性循环，以至MOV的温度升高达到外包封材料的燃点，这种情况称之为高阻抗短路(1kΩ左右)，焦耳热使得MOV发热增加且集中流入薄弱点，薄弱点材料融化，形成1kΩ左右的短路孔后，电源继续推动一个较大的电流灌入短路点，形成高热而起火。研究结果表明，若压敏电阻存在着制造缺陷，易发生早期失效，强度不大的电冲击的反复多次作用，也会加速老化过程，使老化失效提早出现。压敏电阻与陶瓷放电管并联：压敏电阻在通过持续大电流后其自身的性能要退化，将压敏电阻与放电管并联起来，可以克服这一缺点。在放电管尚未导通之前，压敏电阻就开始动作，对暂态过电压进行钳位，泄放大电流，当放电管

放电导通后.它将与压敏电阻进行并联分流，减小了对压敏电阻的通流压力，从而缩短了压敏电阻通大电流的时间，有助于减缓压敏电阻的性能退化。在这种并联组合中.如果压敏电阻的参考电压Uima选得过低，则放电管将有可能在暂态过电压作用期间内不会放电导通.过电压的能最全由压敏电阻来泄放，这对压敏电阻是不利的，因此Uima 的数值必须选得比放电管的直流放电电压要大些才行。必须指出.这种井联组合电路并没有解决放电管可能产生的续流问题，因此，它不宜应用于交流电源系统的保护。压敏电阻与放电管的另一种组合是串联：压敏电阻具有较大的寄生电容，当它应用于交流电源系统的保护时，往往会在正常运行状态下产生数值可观的泄漏电流。例如一个寄生电容为2nF的压敏电阻安装在220V,50hz的交流电源系统中，其泄漏电流可达0.14mA(有效值)，这样大的泄漏电流往往会对系统的正常运行产生影响。将压敏电阻与陶瓷气体放电管串联之后.由于放电管的寄生电容很小.可使整个串联支路的总电容减到几个微法。在这种串联组合支路中.放电管起着一个开关作用.当没有暂态过电压作用时，它能够将压敏电阻与系统隔离开，使压敏电阻中几乎无泄漏电流，这就能降低压敏电阻的参考电压Uima.而不必顾及由此会引起泄漏电流的增大，从而能较为有效地减缓压敏电阻性能的衰退。在暂态过电压作用期间，由于压敏电限的参考电压Uima可选得较低，只要放电管能迅速放电导通，则串联支路能给出比单个压敏电阻更低的钳位电压.在实际应用中。要确定放电管和压敏电限的参数往往不是一

热敏电阻在电源电路中的作用

本文以问答的形式介绍了NTC PTC热敏电阻在电源电路中的作用。问题1: NTC电阻串联在交流电路中主要是起什么作用!它是怎样工作!请大侠指点!谢谢! 问题2: 压敏电阻并联在交流侧电路中主要是起什么作用!它是怎样工作!如果没有以上两个元器件!会造成什么影响!谢谢!! NTC电阻串联在交流电路中主要是起“电流保险”作用. 压敏电阻并联在交流侧电路中主要是起“限制电压超高”作用. 为了避免电子电路中在开机的瞬间产生的浪涌电流,在电源电路中串接一个功率型NTC热敏电阻器,能有效地抑制开机时的浪涌电流,并且在完成抑制浪涌电流作用以后,由于通过其电流的持续作用,功率型NTC热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度,它消耗的功率可以忽略不计,不会对正常的工作电流造成影响,所以,在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻器,是抑制开机时的浪涌,以保证电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。压敏电阻的工作原理:比如一个“标称300V”的压敏电阻在220V的工作中,突然220V上升到310V!这时压敏电阻被击穿,通过很大的电流,熔断了保险丝后,就保护了后面的电路,然后压敏电阻又恢复了原来的状态. 我的故事讲完了. 老人家:按照你说的意思是压敏电阻设计时最好是放在保险管后面咯,那样压敏电阻导通时不会对电网有什么危害吗而保险管一般都是慢断的! 是NTC没错. 没通电时,NTC的阻值高,一通电霎那,阻值仍高,限制了涌流,随着NTC有电流流过,温度增加,阻值下降到很低,可以忽略. 明白了,但是这样的话,正常工作时,电流小,阻值就小,那么突然来一个浪涌电流,或者电路那段路使得电流增大,那就起不了保护作用了吧,也就是说只能拿来防通电时的浪涌了吗正常工作后基本就没有浪涌电流了吧只有浪涌电压.如果真有浪涌电流,例如电源短路了,由于NTC已经导通了,对它也无能为力,只有靠保险丝起作用.记住NTC 只是起开机保护的就可以了. 试想若电路已经正常上电,NTC已低阻,这时遭遇高压NTC是无能为力的说的不错,在电源正常工作一段时间后,再进行频繁开关机,会对电源造成伤害的,因为这时由于NTC的温度上升,阻值下降,对浪涌的抑制能力已经及其有限了说的对,采用NTC抑制开机浪涌的电源设备,不能够频繁的开关机.需要等NTC冷却,恢复至其冷态阻值后,才能再次开机.要不,安装NTC的意义就没有了.

开关电源始终无电压输出的解决办法

开关电源始终无输出的故障检修技巧 1、开关电源始终无电压输出的原因这种情况是由于开关电源未产生振荡所致，进一步证明的方法是；测开关电源整流滤波电容关机后的电压，若为300V之后缓慢下降，则说明开关电源确未产生振荡。开关电源未产生振荡的原因有： 1）．开关管集电极未得到足够的工作电压。 2）．开关管基极未得到启动电压。 3）．开关管正反馈电路元件失效。: 2、检修方法与步骤 1）．测开关管集电极电压为0或低于市电1．4倍，检查交流220V输入电路及整流滤波电路，若集电极电压正常，则检查开关管b极电压 2）．测开关管b极电压或者在关机瞬间，用指针万用表R x 1欧挡，黑笔接b极，红笔接整流滤波电容负极(热地)，听电源有启动声音，说明电源振荡电路正常，仅缺乏启动电压，是启动电阻开路或铜皮断。若无启动声，在测be结后，迅速将表转到电压档，测c极电压是否快速泄放。若是，说明开关管及其放电回路均正常，正反馈电路存在故障，包括反馈电阻、电容、续流二极管、正反馈绕组及其开关管故障。若c极电压仍不泄放，说明开关管及其回路有开路故障或b极有短路接地故障二、开关电源瞬间有电压输出的故障检修技巧 1、瞬间有电压输出故障原因开关电源在加电的初始产生了振荡，但后来由于过压过流保护引起停振，或开关机接口电路加电初为开机状态，但随着CPU清零的结束而转入待机状态。其原因有： 1）．开关电源因故造成输出电压过高而引起保护停振。 2）．负载过流而引起过流保护动作。 3）．保护电路本身误动作。 4）．遥控系统因故障而执行待机指令。其中2、3、4项适用于带有副电源的机器。 2．故障判断的方法与检修步骤 1）．假负载法：脱开行负载，在B+输出端接上假负载，监测B+电压(应先将电压表接到位，开机后即关机)。如果高于正常值十几伏以上，可判断故障是由开关电源输出过压，并击穿行输出管所致，或电源本身的保护电路动作关断电源。应对控制开关电源输出电压的脉宽调制电路和振荡定时电容进行检查(后面将专门讲述)。若开关电源B+正常，则变换负载或改变市电压观察B+是否稳定输出，对于直接取样电源可空载，以便更好地判断开关电源的稳定性能，若确认其良好，则故障系负载过流或保护电路动作所引起。

2016年最新电路过电压过热保护解决方案

TE电路保护产品的创新历史可以追溯到1980 年，当年TE 率先在电路保护应用中将PPTC器件作为可变电阻使用。从手机电池到汽车方向盘，TE电路保护产品已在日常生活中无处不在，始终致力於为更安全的生活环境并提高电子产品的可靠性。时至今日，数以亿计的TE电路保护产品已在众多电子产品领域中被广泛运用：计算机，电池，便携式电子产品，电子消费品，汽车电子，工业以及电信业市场等。全球范围内的TE电路保护产品的各家机构均已通过IS09000 / TSl6949 标准认证。泰科电子的过压过热电路保护解决方案： PESD过压保护器件 TE的高分子PESD器件系列专为HDMI 1.3、便携式视频播放器、LCD和等离子电视、USB 2.0、数字视频接口（DVI）及天线开关的输入/输出端口保护而设计。可使高清电视、打印机、手提电脑、手机和其他便携式装置中的敏感电路免受静电放电的破坏。 PESD优于传统的保护器件，例如多层压敏电阻器（MLV）。传统的保护器件在高速数据传输应用中会导致信号质量下降或失真。另一方面，小型气体放电管（GDTs）对目前体积日趋减小的紧凑型信息设备而言，显得过大或过于昂贵。 PESD保护器件可提供极低电容值；符合传输线路（TLP）测试。特性： ?符合RoHS规范?无铅?无卤素器件（溴≦900ppm，氯≦900ppm，溴+氯≦1500ppm）?典型电容为0.25pF ?泄露电流低?箝位电压低?反应速度快（<1ns） ?能够承受大量的静电放电冲击?适用于标准回流焊?厚膜技术?双向保护优点： ?为高频率应用（HDMI 1.3）提供静电放电保护?节省电路板空间 ?有助于保护敏感的电子电路不受静电放电（ESD）的破坏?帮助设备通过IEC61000-4-2 等级4 测试 ChipSESD过压保护器件

压敏电阻器(VSR)结构原理、应用知识

压敏电阻器(VSR)结构原理、应用知识压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，一般用于电路浪涌和瞬变防护电路。可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。压敏电阻器可以对集成电路等重要元件以及其它电路和设备进行保护，防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流（如雷击等）而造成对它们的损坏。使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的电路上，当电压瞬间高于某一数值时，压敏电阻器阻值迅速下降，导通大电流，阻止瞬间过压而起到保护元器件或电路的作用；当电压低于压敏电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近乎开路，因而不会影响器件或电器设备的正常工作。压敏电阻器(VSR)是电压灵敏电阻器的简称，它是一种新型过压保护元件。压敏电阻器是以氧化锌为主要材料而制成的金属-氧化物-半导体陶瓷元件，构成压敏电阻的核心材料为氧化锌，氧化锌又包括氧化锌晶粒和晶粒周围的晶界层，氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层电阻率很高，相接触的两个晶粒之间形成一个相当于齐纳二极管的势垒，成为一个压敏电阻单元，许多单元通过串联，并联组成压敏电阻器基体。压敏电阻器在工作时，每个压敏电阻单元都承担浪涌能量，而这些压敏电阻单元是大体上均匀分布在整个电阻体内的，也就是整个电阻体都承担能量，而不像齐纳二极稳压管那样只是结区承担电功率，这就是陶瓷压敏电阻器具有比齐纳二极稳压管大得很多的通流和能量定额的原因。其电阻值随端电压而变化。压敏电阻器的主要特点是工作电压范围宽(6—3000伏，分若干档)，对过压脉冲响应快(几至几十纳秒)，耐冲击电流的能力强(可达100安培-20千安培)，漏电流小(低于几至几十微安)，电阻温度系数小，性优价廉，体积小，是一种理想的保护元件。由它可构成过压保护电路，消噪电路，消火花电路，吸收回路。压敏电阻的电路符号，外形和内部结构见图1。压敏电阻的结构就象两个特性一致的背靠背联接的稳压管，其性质基本相同。压敏电阻的主要特性是，当两端所加电压在标称额定值以内时，它的电阻值几乎为无穷大，处于高阻状态，其漏电流<50微安，当它两端的电压稍微超过额定电压时，其电阻值急剧下降，立即处于导通状态，工作电流增加几个数量级，反应时间仅在毫微秒级。压敏电阻在国外俗称“斩波器”和”限幅器”，这是从它的实际作用而得名的。

主变差动的原理,整定,校验及定值表说课材料

主变差动的原理,整定,校验及定值表

1.1.1. 主变比率制动式差动保护比率制动式差动保护能反映主变内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，既要考虑励磁涌流和过励磁运行工况，同时也要考虑TA 断线、TA 饱和、TA 暂态特性不一致的情况。由于变压器联结组不同和各侧TA 变比的不同，变压器各侧电流幅值相位也不同，差动保护首先要消除这些影响。本保护装置利用数字的方法对变比和相位进行补偿，以下说明均基于已消除变压器各侧电流幅值相位差异的基础之上。 1.1.1.1. 比率差动动作方程 ??? ??-+-+≥-+≥>) I 6I (6.0)I I 6(S I I ) I I (S I I I I e res 0.res e 0.op op 0.res res 0.op op 0.op op )I 6I ()I 6I I ()I I (e res e res 0.res res.0res >≤<≤ (6-3-1) op I 为差动电流，0.op I 为差动最小动作电流整定值，res I 为制动电流，0.res I 为最小制动电流整定值，S 为动作特性折线中间段比率制动系数。op.0I ，res.0I ，S 需用户整定。对于两侧差动： 21I I I op += (6-3-2) 2I 21res I I -= (6-3-3) 1I ，2I 分别为变压器高、低压侧电流互感器二次侧的电流。各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。 1.1.1. 2. 比率差动动作特性比率差动动作特性同图6-3-1所示： .OP I res I 0 .res e .OP I 7.1I 3.1

压敏电阻的使用注意事项

压敏电阻的使用注意事项压敏电阻的使用原则是在其接入被保护设备后，不能影响设备的正常运行，又能有效地对设备实施瞬时过压保护。为此，除了压敏电阻的技术参数外，在实际选择时还要考虑以下几个问题： ⑴压敏电压选择考虑到压敏电阻实际的压敏电压与标称电压之间的偏差（应考虑为标称电压的1.1～1.2倍）、交流电路中电源电压可能的波动范围（应考虑为额定电压的 1.4～1.5倍）、交流电压峰值和有效值之间的关系（应考虑1.4倍），所以，应选用压敏电压为额定电压2.2～2.5倍的压敏电阻。在直流电路中，常选用压敏电压为直流电压额定值1.8～2倍的压敏电阻。 ⑵通流容量选择原则上应按可能遭受的最大暂态浪涌电流来选择，但要做到这一点是困难的。实用中无非是按照使用场合，或是按照产品试验标准上规定的试验等级来选择压敏电阻。按前者，1kA（8/20μs电流波）的压敏电阻可用在可控硅整流器的保护上；3kA的用在电器设备的浪涌吸收上；5kA的用在对雷击及电子设备的过电压吸收上；10kA的用在对雷击的保护上。按后者，常用综合波（发生器开路输出时产生1.2/50μs的电压波；短路输出时产生8/20μs的电流波；发生器的内阻为2Ω）来在线考核设备对抗雷击浪涌干扰的能力。在4kV 试验时，保护器吸收的最大电流可达2kA；对6kV的试验，吸收电流的最大值为3kA。但在实际选择时，还应当适当加大所选压敏电阻的通流容量。因为通流能力大的压敏电阻，在吸收同样大小的浪涌电流时，应当有相对较小的残余压降；同时，对选用的压敏电阻来说，也有较大的保护裕度。 ⑶固有寄生电容压敏电阻有一个固有电容问题，根据外形尺寸和标称电压的不同，其值在数百至数千pF 之间。压敏电阻的固有电容决定了它不适合在高频场合下使用，否则会影响系统的正常运行；适合在工频系统里使用，如用作电源进线的保护、可控硅整流器的保护等。压敏电阻的瞬时功率比较大，但平均持续功率却很小，故不能长时间工作于导通状态。

压敏电阻的响应时间

压敏电阻的响应时间 ZnO压敏电阻这种半导体材料，在电场下的导电过程，基本上是电子过程，因此，它对测量电压/电流的响应是很快的。美国GE公司的测量结果表明，ZnO压敏电阻抑制冲击过电压的时间小于1ns。按过冲定义计算的响应时间，对于 ZnO-Bi2O3配方系统，大体在（20～25）nS。但这种材料内部，还有一定程度的离子电导，这使得电阻体从一种电阻状态到另一种电阻状态的稳定时间，需要几时毫秒到10秒钟左右的时间。这就是说ZnO压敏电阻从"截止"到"导通"，或从"导通"到"截止"，不是瞬时完成的，它需要一段稳定时间。下述这些现象就是这一特性的表现。压敏电阻冲击电流减额特性通流量指标给定了压敏电阻能承受的8/20电流波冲击一次和二次的最大电流值。当电流波的时间宽度τ增大时，或冲击次数n增多试，允许的电流峰值Ip应随之减小。曲线 Ip=f(τ，n)称作冲击电流减额特性。压敏电阻电容量电容量压敏电阻器的固有电容量Co，随着规格的不同，大体在几个PF到104PF左右，它与压敏电阻的电阻成分相并联，对测试过程产生影响。测试信号刚一加上是首先对它充电，测试信号结束后，这个Co上存储的电荷要放电。为此，在测试过程中应注意：（1）在相同的加压比下，压敏电阻器的工频交流漏电流比直流漏电大。（2）施加在试样上的测量电压（电流），应保持足够的时间，使电容上的电荷状态稳定，然后才能读取测试结果。（3）若试样电容量较大，且测试电压较高，则在测试信号结束后，应使试样充分放电，以免试样在测量过程中储存的电荷对人体造成电击。压敏电阻极性现象极性现象极性是指压敏电阻两个方向的测试结果不一致，低压压敏电阻的这一现象尤为明显。从前面几章的讨论可以知道，产生这一现象的原因有两个：一是电阻体内正方向的势垒与反方向的势垒本来就不是完全相同的，二是压敏电阻经电流电压作用后产生了劣化，使得两

开关电源常用保护电路

开关电源常用保护电路摘要：开关电源工作在高电压下，较大功率的开关电源同时也工作在大电流状态下，并且受到浪涌电流和高压脉冲的威胁，加之开关电源电路复杂，,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便.为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路. 2 开关电源的原理及特点 2.1 工作原理直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成.功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能.它主要由开关三极管和高频变压器组成. 图 1 画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管V ,激励信号,续流二极管 Vp ,储能电感和滤波电容 C 组成.实际上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器. 2.2 特点为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体( Mn-Zn )材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时SMT 技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄.因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化. 直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障的能力较弱.由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高, 3 直流开关电源的保护基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境

压敏电阻特性及选用

压敏电阻的原理、选型及设计实例分析压敏电阻的设计与选型 2013/4/11 16:44:30 关键词：传感技术过电压压敏电阻器保护器目前压敏电阻绝大多数为氧化锌压敏电阻，本文就不要以氧化锌压敏电阻来介绍原理、选型以及应用实例。压敏电阻的原理 ZnO压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏。它的伏安特性是对称的，如图(1)a 所示。这种元件是利用陶瓷工艺制成的，它的内部微观结构如图(1)b 所示。微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为3.5V，如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功率，这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。图1 压敏电阻伏安特性压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如图(2)所示。

图2 压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端压敏电阻的Zv与电路总阻抗（包括浪涌源阻抗Zs）构成分压器，因此压敏电阻的限制电压为 V=VsZv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1Ω。由此可见Zv在瞬间流过很大的电流，过电压大部分降落在Zs上，而用电器的输入电压比较稳定，因而能起到的保护作用。图(3)所示特性曲线可以说明其保护原理。直线段是总阻抗Zs，曲线是压敏电阻的特性曲线，两者相交于点Q，即保护工作点，对应的限制电压为V，它是使用了压敏电阻后加在用电器上的工作电压。Vs为浪涌电压，它已超过了用电器的耐压值VL，加上压敏电阻后，用电器的工作电压V小于耐压值VL，从而有效地保护了用电器。不同的线路阻抗具有不同的保护特性，从保护效果来看，Zs越大，其保护效果就越好，若Zs=0，即电路阻抗为零，压敏电阻就不起保护作用了。图(4)所描述的曲线可以说明Zs与保护特性之间的关系。图3 压敏电阻特性曲线

变压器差动保护原理

主变差动保护一、主变差动保护简介主变差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，差动保护是输入的两端CT 电流矢量差，当两端CT 电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件。差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT 之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。二、纵联差动保护原理 (一)、纵联差动保护的构成纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的。为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连，再将差动继电器的线圈并入，构成差动保护。其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂。 (二)、纵联差动保护的工作原理根据基尔霍夫第一定律，0 =∑ ? I ；式中∑? I 表示变压器各侧电流的向量和，其物理意义是：变压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此，纵差保护不应动作。当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。见变压器纵差保护原理接线。

（1）正常运行和区外故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（a）所示，则流入继电器的电流为继电器不动作。（2）区内故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（b）所示，则流入继电器的电流为此时为两侧电源提供的短路电流之和，电流很大，故继电器动作，跳开两侧的断路器。由上分析可知，纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域，即被保护元件的全部，而在保护范围外故障时，保护不动作。因此，纵联差动保护不需要与相邻元件的保护在动作时间和动作值上进行配合，是全线快速保护，且具有不反应过负荷与系统震荡及灵敏度高等优点。三、微机变压器纵差保护的主要元件介绍主要元件有：1）比率差动保护元件，2）励磁涌流闭锁元件，3）TA饱和闭锁元件，4）TA断线闭锁（告警）元件，5）差动速断元件，6）过励磁闭锁元件下面对各个元件的功能和原理作个简要的介绍：

压敏电阻参数知识大全

压敏电阻参数知识大全片式压敏电阻的应用行业压敏电阻主要是用来保护那些易受静电和高压等破坏环境的一种电阻，在一些集成化较高，应用功能复杂的环境中应用较多，其中片式压敏电阻体积小，适应于高度集成化的电子环境。据了解，手持式电子产品的广泛应用，使得手机、手提电脑、PDA、数码相机和医疗仪器等产品对电路系统的速度和工作电压提出更为严格的要求。片式压敏电阻虽因其响应速度快、无极性、成本低以及和SMT工艺兼容等优点而被推到了市场前沿。在手机中的应用中，由于增加了多种新功能，如彩屏、可拍照、MMS，手机中的IC集成度也越来越高，与此同时，半导体器件和IC的工作电压越来越低，当芯片变得越来越薄时，遭受过电压和静电放电(ESD)危害的几率大大增加了。由于过电压和静电放电对集成电路和半导体器件会造成损坏，因而需要大量的过电压保护元件来对昂贵的半导体器件提供保护。片式压敏电阻行情看好，但同时却面临了一个尴尬，片式压敏电阻由于价格坚挺，一般而言，同种类型的片式压敏电阻要比DIP型的价格高出3-5倍。以致扩大市场份额的过程中和贴片LED同显步履蹒跚。元件市场片式压敏电阻的实际情形是，供应市场不大，需求市场也不大。目前压敏电阻市场DIP直插产品是主流，SMT产品则是发展趋势。片式压敏电阻虽有更大的发展空间，但尚未找到合适的契机。目前，正规渠道的片式压敏电阻不少是来自台湾生产的，但现货市场却流通着不少非台湾产的不知名水货产品。由于水货的价格和正品相比有一倍之差，也有客户乐意买水货产品。压敏电阻型号压敏电阻的选用方法上网时间 : 2010-10-13压敏电阻型号压敏电阻的选用方法压敏电阻型号 SJ1152-82部颁标准中压敏电阻器的型号命名分为四部分，各部分的含义见表1。表1 压敏电阻器的型号命名及含义一部分：主称第二部分：类别第三部分：用途或特征第四部分：序号字母含义字母含义字母含义 M敏感电阻器Y压敏电阻器无普通型用数字表示序号，有的在序号的后面还标有标称电压通流容量或电阻体直径、标称电压、电压误差等。 D通用 B补偿用 C消磁用 E消噪用 G过压保护用 H灭弧用 K高可靠用 L防雷用 M防静电用 N高能型 P高频用 S元器件保护用 T特殊型

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