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1.13 压敏电阻器

压敏电阻器(VSR)对电压变化极为敏感,在控制系统中尤其常见;其图形符号与外观,如图1-15所示。

图1-15 压敏电阻器的图形符号与外观

压敏电阻器的常用信号包括MYG20系列,主要用于电路浪涌电流的控制,以保护其他元器件;MYG3、MYG4系列,主要用于语音通信设备和无霜电冰箱的过电压保护;MYH3-212、MYH-208等型号,则用于彩色电视机的过电压和过电流保护。

1.13.1 标注方法

压敏电阻器的标注方法,如图1-16所示。

图1-16 压敏电阻器的标注方法

图中,第一部分MY表示压敏电阻器。

第二部分是以字母表示的型号分类,D为通用型,H为灭弧型,L为防雷型,T为特殊型,G为浪涌抑制型,Z为组合型,S为元器件保护型。

其余部分则以数字来表示更细的分类,如MYD07K680表示压敏电压68V、电压误差±10%、瓷片直径7mm的通用型压敏电阻器;MYG20G05K151则表示压敏电压150V、电压误差±10%、瓷片直径5mm的浪涌抑制型压敏电阻器。

需要说明的是压敏电压通常以3位数字来表示,前2位数字为有效值,第3位数字则代表0的个数,如390表示39V,391表示390V;瓷片直径以1位数字来表示,单位为mm,主要包括5mm、7mm、10mm、14mm、20mm等;电压误差则以字母表示,J为±5%、K为±10%、L为±15%、M为±20%。

1.13.2 分类、特点与选用原则

(1)分类与特点

根据其制作材料,压敏电阻器可分为硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、锗压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、氧化锌压敏电阻器、硒化镉压敏电阻器等。

根据其伏安特性,压敏电阻器可分为无极性(对称型)压敏电阻器和有极性(非对称型)压敏电阻器两类。

根据其结构特性,压敏电阻器可分为膜状压敏电阻器、结型压敏电阻器、体型压敏电阻器等。

这类电阻器属于非线性电阻,当其两端电压在标称值以内时,电阻器阻值为无穷大;当外加电压略大于标称值时,压敏电阻器阻值迅速下降,电阻器处于导通状态;当外加电压回落到标称值以下时,其阻值又开始增加,如此可确保电路处以较稳定的状态。

压敏电阻器的上述特性,使其在电路的过电压保护、尖脉冲的吸收、去噪声等方面得以广泛应用,起到电路保护的作用。

(2)选用原则

压敏电阻器的选用原则是压敏电阻器的主要参数(包括标称电压、最大连续工作电压、最大限制电压、通流容量等)应依据电路的具体要求进行选用,尤其是标称电压这一参数必须精确。

①标称电压的选取 压敏电阻器的选用直接影响到电路的可靠性和保护效果,其基本原则是根据电流的具体工作条件来选取相应标称电压值的压敏电阻器。因为若标称电压选得过低,虽可提高保护效果,但容易造成压敏电阻器的过热损坏;若标称电压选得过高,则压敏电阻器在电路中将失去过电压保护的作用。

通常的选择方法是压敏电阻器的标称电压值,应是外加于压敏电阻器两端最大电压的2~2.5倍;由于压敏电阻器常与被保护元器件并联使用,故在正常情况下,施加在压敏电阻器两端的直流/交流电压应低于其标称电压,即使在电源波动最大时,也不应高于压敏电阻器的最大连续工作电压,该最大连续工作电压所对应的标称电压值,即为选用值。此外,压敏电阻器的温度系数应选得比较小,以确保电路的稳定性。

对于其过电压保护作用的压敏电阻器,其压敏电压值(VmA)应大于实际电路的电压值,其计算公式为:

VmA = av/bc   (1-4)

式中 a——电路电压波动系数,通常a=1.2;

 v——电路直流工作电压或交流电压的有效值;

 b——压敏电压误差,通常b=0.85;

 c——器件的老化系数,通常c=0.9。

由公式计算出的VmA实际数值约为直流工作电流的1.5倍,若考虑交流状态下的峰值,其计算结果应扩大至2~2.5倍。

选取标称电压时,应注意两点:(a)确保电压波动最大时,连续工作电压不超过其最大允许值;(b)压敏电阻器连接于电源线与大地之间时,可能由于接触不良而导致线与地之间的电压升高,为此,必须采用具有比线与地之间使用场合更高的标称电压的压敏电阻器。

②通流容量的选取 若需要良好的保护效果,则应选用通流容量较大的压敏电阻器;若要求延长器件的使用寿命,则压敏电阻器所吸收的浪涌电流应小于其最大的通流容量。实际设计电路的过程中,通流容量这个参数很难精确计算,若手头的压敏电阻器通流容量无法满足设计要求,则可将几只压敏电阻器并联使用,如此连接之后,其通流容量为各个压敏电阻器之和。

此外,需要注意的是并联的压敏电阻器,其伏安特性应相同,否则会因为分流不均而导致压敏电阻器的损坏。

举例来说,在实际的电路设计中,MYG4型压敏电阻器可用于无霜电冰箱的过电压保护电路;半导体器件的过电压保护电路则选用MYD、系列、MYL系列、MYH系列、MYG20等;彩色电视机的过电压保护电路常选用MYH3-205、MYH3-208、MYH3-212等信号的压敏电阻器;而MYG系列、MY21、MY31系列的压敏电阻器,通常用于电子电路、电气设备、电力系统中的过电压保护电路之中。

(3)检测与代换

①检测 其检测方法是以万用表的R×10k挡来测量压敏电阻器的绝缘电阻值,其检测电路如图1-17所示,若测出的正、反两个方向的压敏电阻值均为无穷大,则说明压敏电阻器性能完好;若测出的阻值为有限值或0,则说明压敏电阻器已损坏或存在严重的漏电线性。

图1-17 压敏电阻器标称电压的检测电路示意图

检测过程中应注意如下几个问题。

a.万用表的直流电压挡应根据压敏电阻器的标称电压值来选择;如标称电压为470V,则应选择万用表的500V挡。

b.万用表的直流电流当选在1mA挡。

②代换 压敏电阻器损坏后,必须选取与原有压敏电阻器标称电压相等、通流容量相同的压敏电阻器进行替换。若通流容量比原有压敏电阻器小,则易烧毁新替换的压敏电阻器;若通流容量过大,则会造成不必要的成本浪费。