EMC 浪涌防护元器件的工作原理及应用

五．
瞬态电压抑制器(简称:TVS): (3)
ProTek 公司產品總代理： Max Bright C&C Company（中明科技有限公司） 香港辦事處：香港九龍官塘成業街６號摩登倉２７０２室 電話：+852-2344 7899 傳真：+852-2344 0290 Email ID: sales@ 北京联络處：北京市宣武区珠市口西大街 120 号太丰惠中大厦 937-939 室 电话； （010）63132002 63132004 传真： （010）63132003
MAX Bright C & C Company
中明科技有限公司
(Wholly owned by Chinamax Technologies Limited)
A leading TVS Supplier
EMC 的快速阻挡浪涌功能是氧化钌的作用,不受环境温度影响,其阻挡和恢复时间都在µS 量
级。
(3).使用中需注意 EMC 浪涌电阻的反应速度是 1.2/50μS 既脉冲前沿是 1.2μS.脉冲宽度 是 50μS,在测试和试验中都必须遵守这一原则。 四． 压敏电阻: (简称:MOV)
MAX Bright C & C Company
中明科技有限公司
(Wholly owned by Chinamax Technologies Limited)
A leading TVS Supplier
”浪涌防护”元器件的工作原理及应用
在通信和数据线路上,“过电压”以及所产生的“过电流”会危害和干扰通信与计算机系统 的正常工作,并且可能对操作维护人员.设备造成伤害与损失,这种危害也可波及到用户端。 引起设备过电压的原因有: 1. 雷电行波从户外电力线.传输线路和天馈线侵入; 2. 因地线的接地电阻较大引起的”反击电压”; 3. 当用户线或传输线与交流电线碰撞时,可产生很大的电流,损坏设备甚至造成火灾; 4. 电网中供电回路的切换过程会对供电系统造成尖峰脉冲干扰,使正弦波电压畸变; 5. “静电放电”。 浪涌防护分为”过电压”防护和”过电流”防护,气体放电管(GDT).压敏电阻(MOV).半导体放 电管(TSS).瞬态电压抑制器(TVS)等是电压限制元器件,它们的工作原理相似,但是它们之间 的通流量.动作速度.极间电容.嵌位电压.残压等有很大的差别,新产品 PWC 以及 EMC 是新 型的浪涌电压防护元件,它的特点是串联使用； PTC 是电流限制元件用于”过电流”防护, 仅靠过电压保护并不能完全保护设备和线路免受浪涌冲击的破坏,浪涌电压有时不够高,不 能高于”过电压”保护值”,浪涌电压便有可能在电路中产生足够大的额外电流,从而破坏敏感 设备，所以需要过电流保护； 下面介绍不同元器件的工作原理和使用注意事项: 一. PTC(正温度系数)热敏电阻: (简称:PTC) PTC 是高分子聚合物材料制造的”电流限制”固态元件,在正常温度下呈现欧姆特性,当超过 特定的温度以后电阻值会随着温度上升而呈现剧烈的变化,依据 P=I×V.元件会发热,这样 的加热造成”高分子结构”,由”结晶相”转变成”分晶相”结构,使阻增加几个至十几个 数量级,此时电路中的电压几乎都加在 PTC 两端,因此可以起到保护其它元件和电路的作用, 当人为切断电路故障后,PTC 会恢复到原来的状态,PTC 无需更换而继续使用。 PTC 的应用和注意事项: (1).PTC 和环境温度的关系 PTC 是”过电流”保护元件,高分子聚合物 PTC 热敏电阻是直热式阶跃型,其电阻变化过程与 自身的发热和散热情况有关,所以”维持电流””动作电流”和”动作时间”受环境温度影响,当 PTC 发热功率大于散热功率时会动作,当 PTC 发热功率小于散热功率时不会动作,当 PTC 散 热功率和发热功率接近时处于临界状态。PTC 的动作时间与电流和环境温度有如下关系: 1).PTC 在环境温度相同时,动作时间随着电流的增加而急剧缩短; 2).PTC 在环境温度较高时动作时间更短,维持电流和动作电流都较小; (2).PTC 的恢复时间 1).PTC 动作后需要时间恢复; (1)
(2).PWC 的恢复时间
PWC 的快速阻挡浪涌电压的功能是氧化钌的作用,不受环境温度影响,其阻挡浪涌和恢复时 间都在µS 量级,这样快的反应速度和恢复时间给可靠的“浪涌防护”提供了保障。 (3).PWC 浪涌电阻是一个快速反应的特殊电阻,它的反应时间是 10/700μS 因此在测试和试 验的时候都必须注意这个时间。 三.EMC 有保险丝功能的浪涌电阻：(简称:EMC 2) 带有保险丝的 EMC 浪涌电阻是个新产品它是美国 IRC Inc 出品的,代理商是香港中明科技有 限公司,EMC 是用氧化钌材料制造的“电压限制“元件，它没有 PTC 因过流而发热造成电 阻值猛增的过程,在正常状态下呈现欧姆特性，当有 1.2/50µS 的浪涌电压时电阻值会急剧 增大,此时电路上的浪涌电压几乎全部都加在 EMC 浪涌电阻两端,当浪涌冲击过后立即恢复 到原来的状态,它不受环境温度的影响,EMC 电阻使用在 20W 以下的”小电源”中做交流输 入的”浪涌冲击”防护。 除此以外 EMC 浪涌电阻自身还带有一个特殊的”保险丝”,当电阻 上的功耗超过规定的 2W 以后还有 20 倍的功率耐量可达到 40W,此时若不能排除过电流的故 障,保险丝会在规定的时间里会溶断。 (1).EMC 的应用 带有保险丝的 EMC 浪涌电阻可应用在消耗功率 20W 以内的”电源适配器”.”充电器”等 小电源的交流输入端做”浪涌冲击”的防护之用,可以大大地提高产品的可靠性.减少” 振荡管”的烧毁问题。
Байду номын сангаас
ZnO 压敏电阻是一种伏安特性呈非线性的电压敏感元件,在正常电压下相当于一个小电容, 当电路出现过电压时,它的內阻急剧下降并迅速导通,其工作电流增大几个数量级通过串接 在电路的”电阻压降”而维持原电压, 压敏电阻与电路是并联使用,从而保护电路不受过 电压的影响而损坏,。 氧化锌晶粒的电阻率很低,而晶界层的电阻率确很高,相接触的两个晶粒之间形成一个势垒, 这就是压敏电阻单元,每个单元的击穿电压大约为 3.5V,将许多单元加以串联和并联就构成 了压敏电阻,压敏电阻在工作时每个压敏电阻单元都承受浪涌能量,基片的横截面积越大其 通流量也越大,氧化锌压敏电阻是一种嵌位型的防护元件,分为单片型.组合型和模块型等结 构。 (1).压敏电阻的应用 压敏电阻的通流量很大,可达数百安到数千安，压敏电阻可在 ns 数量级对冲击电压发生抑 制作用,可用于浪涌冲击防护.过压保护.灭弧.消磁等领域。 (2).使用注意事项 1).压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电压能量但不能承受 mA 级以上的持续电流； 2).压敏电阻可以很简单地串联使用,将直径相同.通流量相同的压敏电阻串联后通流量不 变而限制电压增大；同样也可以并联以获得更大的通流量; 3).压敏电阻的极间电容较大，高频应用的场合不宜使用； 4).压敏电阻的漏电流较大， 会随工作时间的延长和承受浪涌冲击的次数增加而不断变大； 5).压敏电阻的残余电压是其动作电压的 2.5~3.5 倍; 6).压敏电阻的安全问题: 在以往的应用中,跨接在交流电源线上的压敏电阻出现过起火燃烧的问题,”欧共体”发布 文件禁止使用,起火燃烧的现象是由于老化失效和瞬态浪涌电压破坏的结果。 *叠层片式 ZnO 压敏电阻(以下简称 MLV) 在 MLV 的内部 ZnO 陶瓷层与金属内电极层呈交替叠加结构,相邻两内电极层与所夹的陶 瓷层组成一个单层”压敏电阻”,这些单层的压敏电阻又通过外电极并联在一起,从而大大提 高了有效电极的面积使瞬态过电压产生的热量能散发在外电极,从而保证了能量耐受能 力,MLV 体积很小一般用于 ESD 防护。
MAX Bright C & C Company
中明科技有限公司
(Wholly owned by Chinamax Technologies Limited)
A leading TVS Supplier
瞬态浪涌冲击电压的特点是作用时间短.电压幅度高.瞬态能量大,瞬态电压叠加在电路的工 作电压上会造成电路的”过电压”而损坏。 TVS 是半导体硅材料制造的特殊二极管,它与电路并联使用,电路正常时 TVS 处于关断状态 呈现高阻抗,当有浪涌冲击电压时能以 nS 量级的速度从高阻抗转变为低阻抗吸收浪涌功率, 使浪涌电压通过其自身到地,从而保护电路不受侵害。 美国 PROTEK DEVICES 是专业制造 TVS 的厂家,香港中明科技有限公司是它的独家代理 商。 (1).TVS 的应用 TVS 由于是半导体硅材料制造的所以可以集成,可将多路 TVS 集成到一个芯片里或将复杂 的保护电路进行集成,这是 TVS 独有的特色,TVS 具有反应速度快.极间电容小.嵌位电压低 和漏电流很小的特点; 由于是半导体材料制造的,TVS 的通流量受到限制一般小于 50A， 所以适用于二级浪涌防护 领域,TVS 从应用方面可划分为三个领域： 1).手机.PDA.MP3.彩色 LCD 显示屏和手提电脑等领域以及需要微型封装的场合; 2).电信.网络等领域; 3).工业控制.军用和防雷模块。 (2).使用注意事项 TVS 的使用要根据”浪涌冲击”的功率来选择,除浪涌功率合用外,其它的要点如下: 1).选择”关断电压”[Vwm],一般关断电压要比电路的工作电压最少大于 10%,关断电压要 小于电路的反向击穿电压; 2).选择”极间电容”,极间电容和工作频率的对应关系基本如下:
MAX Bright C & C Company
中明科技有限公司
(Wholly owned by Chinamax Technologies Limited)
A leading TVS Supplier
2).PTC 电阻一般需要十几秒到几十秒才恢复到初始阻值 1.6 倍左右,可以再次使用,面积和 厚度较小的 PTC 恢复较快,面积和厚度较大的 PTC 恢复较慢; *高分子 PTC 和陶瓷 PTC 的不同之处在于初始阻值.动作时间和尺寸大小。 二. PWC 浪涌电阻: (简称:PWC) PWC 浪涌电阻是个新产品,它是美国 IRC Inc 出品的,代理商是”香港中明科技有限公 司”,PWC 的出现实现了”串联”方式的”浪涌冲击电压”防护,它没有”极间电容”因素,因此更 适合于高速率场合的应用,它的瞬间峰值耐压可达 4KV(10/700µS), PWC 是采用新颖的氧化 钌材料制造的”电压限制”固态元件,它没有 PTC 因过流而发热造成电阻值猛增的过程,在正 常状态下呈现欧姆特性,当有 1.2/50µS 或 10/700µS 的雷电浪涌冲击电压时电阻值会急剧增 大,此时电路上的浪涌冲击电压几乎都加在 PWC 浪涌电阻两端,当浪涌冲击过后马上恢复到 原来的状态,它不受环境温度的影响,反应迅速,无需更换,是个新型的浪涌抑制元件。 PWC 的应用和注意事项: (1).PWC 的应用 PWC 在通信/网络的信号线端口.用户线端口用来做浪涌冲击防护,可应用在气体放电管的 后面做隔离电阻,用来抑制残余电压或在二级防护电路里直接用来抑制浪涌冲击电压。 PWC 按功率分为 0.125W/150V(0805 型),0.33W/200V(1206 行),0.75W/400V(2010 型)和 1.5W/500V(2512 型),阻值从 1Ω到 10MΩ,可根据浪涌的电压/电流来计算浪涌电阻值,并选 择浪涌电压的抑制范围。[以 2512 型的 PWC 为例,其阻挡电压(10/700 µS)峰值可达到 4KV]