电路保护器件介绍.ppt

1、三、压敏电阻器(VDR Voltage Dependent Resistor) 1.是一种电压敏感元件,在某一特定的电压范围内,随着电压增加到某一临界值(标 称电压值)时,其阻值将急剧减小,电流急剧增大的敏感元件。 在常温测试时,它的电阻值为几百千欧,甚至为兆欧级。 压敏电阻用字母“MY”表示。 2.结构:根据半导体材料的非线性特性制成的。 3.作用:压敏电阻一般接在保险丝后面,因为当输入交流电压一旦因电网附近的电 感性开关或雷击等原因而产生高压尖峰脉冲干扰,或因错相而引入380V的 瞬变电压,压敏电阻就从高阻关断状态立即转入低阻导通状态,瞬间通过大 电流 (往往会先烧毁保险丝),将高压尖峰脉

2、冲或市电过电压吸收、削波和 限幅,使输入电压达到安全值,保护后面的电子元件免受损坏。 4.电路图符号 5.种类： 1)按结构分类： 结型压敏电阻器:因电阻体与金属电极之间的特殊接触 体型压敏电阻器:因电阻体本身的半导体性质 单颗粒层压敏电阻器 薄膜压敏电阻器 2)按使用材料分类： 氧化锌压敏电阻器 碳化硅压敏电阻器 金属氧化物压敏电阻器 锗(硅)压敏电阻器 钛酸钡压敏电阻器 3)按伏安特性分类： 对称型压敏电阻器(无极性) 非对称型压敏电阻器(有极性) 6.基本参数 压敏电压:用1mA直流电流(1mA DC)流过压敏电阻器时,在压敏电阻器两端测 得的电压值。其产品的压敏电压范围可以从10900

3、0V不等。 选用原则,一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC。 式中,Vp为电路额定电压的峰值,VAC为额定交流电压的有效值。 最大允许电压:可连续加于压敏电阻器上而不致使压敏电阻器产生劣化情况的 最大工作电压,此电压分交流和直流两种情况,如为交流,则指 的是该压敏电阻 所允许加的交流电压的有效值,以ACrms表示， 根据被保护电源电压选择压敏电阻器的规定电流下的电压V1mA。,最大限制电压:它表示在规定的脉冲电流Ip (8/20s)波加在压敏电阻上,在压 敏电阻上得到的最大电压 通流容量(kA):即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25情况下,对于规定的冲 击电流波形和规定的冲击电流次数而言,压

4、敏电压的变化不超过 10时的最大脉冲电流值 实验压敏电阻所用的冲击波有两种,一种是为8/20s波,即通常所说的波 头为8s波尾时间为20s的脉冲波,另外一种为2ms的方波。 最大能量(能量耐量): 压敏电阻所吸收的能量通常按下式计算W=kIVT(J) 其中I流过压敏电阻的峰值 V在电流I流过压敏电阻时压敏电阻两端的电压 T电流持续时间 k电流I的波形系数 对:2ms的方波 k=1 8/20s波 k=1.4 10/1000s k=1.4 压敏电阻对2ms方波,吸收能量可达330J每平方厘米;对8/20s波,电流密度 可达2000A每立方厘米,这表明他的通流能力及能量耐量都是很大的 一般来说压敏电

5、阻的片径越大,它的能量耐量越大 最大峰值电流: 1次,以8/20s标准波形的电流作一次冲击的最大电流值,此时压 敏电压变化率仍在10%以内。2次,以8/20s标准波形的电流作 两次冲击的最大电流值,两次冲击时间间隔为5分钟,此时压敏电 压变化率仍在10%以内。 电压比:指压敏电阻器的电流为1mA时产生的电压值与压敏电阻器的电流为0.1mA 时产生的电压值之比。 残压比:通过压敏电阻器的电流为某一值时,在它两端所产生的电压称为这一 电流值的残压。残压比则是残压与标称电压之比。 漏电流(mA):漏电流也称等待电流,是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流 电压下,流过压敏电阻器电流。 电压温度系数:指

6、在规定的温度范围(温度为2070)内,压敏电阻器标称 电压的变化率,即在通过压敏电阻器的电流保持恒定时,温度 改变1时,压敏电阻器两端电压的相对变化。 电流温度系数:指在压敏电阻器的两端电压保持恒定时,温度改变1时,流过 压敏电阻器电流的相对变化。 电压非线性系数:指压敏电阻器在给定的外加电压作用下,其静态电阻值与动 态电阻值之比。 绝缘电阻:指压敏电阻器的引出线(引脚)与电阻体绝缘表面之间的电阻值。 静态电容量(PF):指压敏电阻器本身固有的电容容量。 额定功率: 在规定的环境温度下所能消耗的最大功率。 过电压有哪些表现形式？ 1、瞬态峰值电压 2、浪涌电压 3、静电放电（ESD） 4、其它

7、,7.压敏电阻好坏的检测 a.接线如下图 b.绝缘电阻的检测 如图a,将万用表致于1K或10K挡,测压敏电阻的阻值,交换表笔后再测一次, 若两次的阻值均为无穷大,则表明被测压敏电阻合格,否则不能用。 c.标称工作电压的检测 如图b,刚开始时电流表无指示,调调压器逐渐输入电压,当电压增加到某一数值 后,电流表的指示显著增加, 此电压为标称工作电压,否则说明压敏电阻性能欠 佳。(注:调压器能调电压必须大于被测压敏电阻的标称工作电压) d.压敏电阻器的失效方式有3种 劣化:表现为漏电流增大,压敏电压显著下降,直至为零。 炸裂:若过电压引起的浪涌能量太大,超过了所选用的压敏电阻极限承受能力。 穿孔:若

8、过压峰值特别高,导致压敏电阻器陶瓷瞬间发生击穿(即短路) 在使用压敏电阻器时,必须与之串联一个合适的短路器或保险丝,避免 短路引起事故。 8.压敏电阻的正确选择和使用要注意以下几点： 1、压敏电压参数的选择。 要根据实际电路和电源情况而定。若压敏电阻用于过压保护,其标称电压必须 高于实际电路的电压值。 一般选择原则为: 对于直流回路:V1mA=(1.52.2)Vdc 对于交流回路:V1mA =(1.82.5)V有效值 脉冲电压: VlmA=(1.42)脉冲电压幅值。 式中Vdc 为回路中的直流额定工作电压。 如:一台用电器的额定电源电压为220VAC,则压敏电阻电压值 V1mA=1.5Vp=1

9、.5220V=476V，V1mA=2.2VAC=2.2220V=484V， 因此压敏电阻的击穿电压可选在470480V之间。 2通流容量的选取。 为延长压敏电阻的使用寿命并为电子线路提供可靠保护,该参数的选择应留有 充分余量。 根据经验, 一般操作过电压保护,可选择3KA5KA,防雷保护选择在5KA20KA, 熄灭火花保护,选表在3KA以下。 压敏电阻的直径和通流容量的关系如下表,3当压敏电阻串联使用时,应确保每只压敏电阻的通流容量相同,特性相近。 串联后的最大允许电路电压等于各只压敏电阻最大允许电路电压之和。 在浪涌电流特别大的情况下也可将若干只压敏电阻并联使用,但要保证每只元 件的压敏电压

10、相同和伏安特性一致。并联后的压敏电压不变,总通流容量为各 个压敏电阻的通流容量之和。 4由于压敏电阻的固有静态电容从几百到几千徽微法,在频率较高时应选用容值 小的压敏电阻,并要在压敏电阻上串接高频阻流圈,以减小高频信号衰减。 9.压敏电阻的型号 第一部分用字母: “M” 表示主称为敏感电阻器。 第二部分用字母 :“Y” 表示敏感电阻器为压敏电阻器。 第三部分用字母:表示压敏电阻器的用途的特征。 第四部分用数字: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、电压误差、标称电压等。 例如: MYL1-1（防雷用压敏电阻器） MY31-270/3（270V/3kA普通压敏电阻器）

11、 M敏感电阻器 M敏感电阻器 Y压敏电阻器 Y压敏电阻器 L防雷用 31序号 1-1序号 270标称电压为270V 3通流容量为3kA,10.科敏电子压敏电阻选型 a.电压范围宽,残压低通流量大,反映速度快,无极性,主要用于吸收浪涌及感应雷浪 涌过 b. 产品示意图 c.产品标识说明(南京华巨电子有限公司) d.产品标识说明(科敏电子),四、热敏电阻(Thermistor= Thermally sensitive Resistor) 4.1 、是一种电阻值随着温度的改变而显著变化的半导体。 4.2 、分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻,以及临界温度热敏电阻 (CTR=Cri

12、tical Temperature Resistor) A.PTC (Positive Temperature Coefficient) 是一种指随温度上升电阻呈指数关系增大的热敏电阻 PTC根据其材质的不同分为: 陶瓷PTC热敏电阻 有机高分子PTC热敏电阻 PTC根据其用途的不同分为: 自动消磁用PTC热敏电阻 延时启动用PTC热敏电阻 恒温加热用PTC热敏电阻 过流保护用PTC热敏电阻 过热保护用PTC热敏电阻 传 感 器用PTC热敏电阻 B.NTC (Negative Temperature Coefficient) 是一种指随温度上升电阻呈指数关系减小的热敏电阻 NSP功率型NTC热

13、敏电阻是以过渡金属氧化物为主要原料制造的半导体陶瓷元 件,它有一个额定的零功率电阻值,当其串联在电源回路中时,就可以有效地 抑制开机浪涌电流并且在完成抑制浪涌电流作用后,有电流流过导致发热,使 功率型NTC热敏电阻的电阻值下降到非常小的程度,消耗功率可以忽略不计。 4.3 、主要的特点: 灵敏度较高:其电阻温度系数要比金属大10100倍以上,能检测出10-6的温 度变化。 工作温度范围宽:常温器件适用于- 55315,高温器件适用温度高于 315(目前最高可达到2000),低温器件适用于-27355。 体积小:能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度； 使用方便,电阻值可在0

14、.1100k间任意选择。 易加工成复杂的形状,可大批量生产。 功率大,抑制浪涌电流能力强。 B.1 、功率型NTC热敏电阻器的选用原则 电阻器的最大工作电流 实际电源回路的工作电流 功率型电阻器的标称电阻值 : R1.414*V/Im 式中V是指输入线路电压的有效值, 1.414*V就是指它的峰值. 在最坏情况下,开机对应输入电压峰值点. 开机时,大电容电压为零, 输入线路 电阻基本等于NTC电阻, I=V/R=1.414*V/R. Im为浪涌电流I 对于转换电源,逆变电源,开关电源,UPS电源, Im=100倍工作电流 对于灯丝,加热器等回路 Im=30倍工作电流 B值(即热敏指数)越大,残

15、余电阻越小,工作时温升越小 一般说,时间常数与耗散系数的乘积越大,则表示电阻器的热容量越大,电阻器 抑制浪涌电流的能力也越强。,B.2 、作用 在开关电源中起过温保护和软启动的作用 软启动过程:电源刚上电时,因滤波电容的电压不能突变,容抗趋于零,瞬时对电 容充电的电流很大,容易损坏电容;加热敏电阻,它常温时,电阻一般 是810欧,比较大,开机时,就起到较好的限流作用,电源启动后,工 作电流经过热敏电阻,使其发热,热敏电阻阻值大幅下降(约12欧), 使热敏电阻在电源启动后,电力消耗降到最低。 B.3 、科敏电子产品标示说明,B.4.1 、科敏电子产品示意图和选型资料(1-1),B.4.2 、科敏

16、电子产品示意图和选型资料(1-2),B.4.3 、科敏电子产品示意图和选型资料(1-3),B.4.4 、科敏电子产品示意图和选型资料(1-4),B.4.35、科敏电子产品示意图和选型资料(1-5),B.4.3 、科敏电子产品示意图和选型资料(1-6),B、自恢复保险丝(RS Resettabble Switching) B.1.是一种过流电子保护元件,采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的 条件下,搀加导电粒子材料后,经过特殊的工艺加工而成。 在常温下,它的电阻值非常低,只有0.2,功耗小,热量很小。 B.2.工作原理:正常情况下,纳米导电晶体随树脂基链接形成链状导电通路,保险丝 正常工

17、作;当电路发生短路或者过载时,流经保险丝的电流瞬时变大, 导电链产生的热量使聚合物从晶体状态变为非晶体状态,内部的导 电链路呈雪崩态变或断裂,它的内阻迅速增加到数千欧,使电路进入 开路状态,立即切断电路电流,对电路起到保护作用;当故障排除后, 它有能很快恢复到低阻状态,可持续的转换,反复使用而不损坏,无 需人工更换。 B.3.主要参数 B.4.检测方法 a.电阻检查:用万用表的电阻挡直接测量它的直流电阻,电阻值越小,自动恢复开 关的容量越大 b.过流后自动恢复能力的检查 自恢复保险丝与限流电阻和万用表相连后再与稳压源连在一起,稳压电源电压 从零开始逐渐升高,这时注意万用表的读数应在不断增加,当稳压电源输出电 流接近或超过自恢复保险丝的电流容量时,万用表上的电流读数会突然减小, 此时，自恢复保险丝已进入高阻状态,关断电源后,又使稳压电源电压从零到 几伏开始上升,观察万用表