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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两方面的要求来选择适当的TVS。

(4)如果知道比较准确的浪涌电流IPP,则可利用VCIpp来确定功率;如果无法确定IPP的大致范围,则选用功率大些的TVS为好。

PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。

在给定的最大箝位电压下,功耗PM越大,其浪涌电流的承受能力越大;在给定的功耗PM下,箝位电压VC越低,其浪涌电流的承受能力越大。

另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。

(5)TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的,器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%。

如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的累积,不然有可能损坏TVS。

(6)对于小电流负载的保护,可有意识地在线路中增加限流电阻,只要限流电阻的阻值适当,一般不会影响线路的正常工作,但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小。

但这样可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行保护。

(7)电容量C是由TVS雪崩结截面决定的,这是在特定的1 MHz频率下测得的。

C的大小与TVS的电流承受能力成正比,C太大将使信号衰减。

因此,C是数据接口电路选用TVS的重要参数。

对于数据/信号频率越高的回路,二极管的电容对电路的干扰越大,形成噪声或衰减信号强度也大,因此,需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。

高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS,电容不大于3 pF),而对电容要求不高的回路,电容的容量选择可高于40 pF。

(8)为了满足IEC61000-4-2国际标准,TVS二极管必须达到可以处理最小8 k V(接触)和15 k V(空气)的ESD 冲击,有的半导体生产厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。

而对于某些有特殊要求的便携设备应用,设计者可以按需要挑选器件。

压敏电阻压敏电阻是中国的名词,意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变",或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。

相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。

压敏电阻器的电阻体材料是半导体,所以它是半导体电阻器的一个品种。

现在大量使用的"氧化锌"(ZnO)压敏电阻器,它的主体材料有二价元素(Zn)和六价元素氧(O)所构成。

所以从材料的角度来看,氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。

在中国台湾,压敏电阻器是按其用途来命名的,称为"突波吸收器"。

压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击(浪涌)抑制器(吸收器)”。

氧化锌压敏电阻又称突波吸收器,系一种具有电压电流对称特性之压敏属性电阻器.它主要的设计是用来保护所有的电子产品或元件免于受开关或雷击诱发所产生之突波的影响,而其非线性指数的特性与广泛的应用范围以及可以量产等优点,已逐渐地被应用在各种不同领域的电子工程方面压敏电阻的型号及选用方法主要参数:1、残压:压敏电阻在通过规定波形的大电流时其两端出现的最高峰值电压。

2、通流容量:按规定时间间隔与次数在压敏电阻上施加规定波形电流后,压敏电阻参考电压的变化率仍在规定范围内所能通过的最大电流幅值。

3、泄漏电流:在参考电压的作用下,压敏电阻中流过的电流。

4、额定工作电压:允许长期连续施加在压敏电阻两端的工频电压的有效值。

而压敏电阻在吸收暂态过电压能量后自身温度升高,在此电压下能正常冷却,不会发热损坏。

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。

压敏电阻的不足寄生电容大压敏电阻具有较大的寄生电容,一般在几百至几千微微法的范围。

在高频信号系统中会引起高频信号传输畸变,从而引起系统正常运行。

泄漏电流的存在压敏电阻的泄漏电流指标既关系到被保护电子系统的正常运行,又关系到压敏电阻自身的老化和使用寿命。

压敏电阻的检测。

用指针式万用表的R×1k挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻,均为无穷大,否则,说明漏电流大。

若所测电阻很小,说明压敏电阻已损坏,不能使用。

3、应用类型不同的使用场合,应用压敏电阻的目的,作用在压敏电阻上的电压/电流应力并不相同,因而对压敏电阻的要求也不相同,注意区分这种差异,对于正确使用是十分重要的。

根据使用目的的不同,可将压敏电阻区分为两大类:①保护用压敏电阻,②电路功能用压敏电阻。

3.1保护用压敏电阻(1)区分电源保护用,还是信号线,数据线保护用压敏电阻器,它们要满足不同的技术标准的要求。

(2)根据施加在压敏电阻上的连续工作电压的不同,可将跨电源线用压敏电阻器可区分为交流用或直流用两种类型,压敏电阻在这两种电压应力下的老化特性表现不同。

(3)根据压敏电阻承受的异常过电压特性的不同,可将压敏电阻区分为浪涌抑制型,高功率型和高能型这三种类型。

★浪涌抑制型:是指用于抑制雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压的压敏电阻器,这种瞬态过电压的出现是随机的,非周期的,电流电压的峰值可能很大。

绝大多数压敏电阻器都属于这一类。

★高功率型:是指用于吸收周期出现的连续脉冲群的压敏电阻器,例如并接在开关电源变换器上的压敏电阻,这里冲击电压周期出现,且周期可知,能量值一般可以计算出来,电压的峰值并不大,但因出现频率高,其平均功率相当大。

★高能型:指用于吸收发电机励磁线圈,起重电磁铁线圈等大型电感线圈中的磁能的压敏电压器,对这类应用,主要技术指标是能量吸收能力。

压敏电阻器的保护功能,绝大多数应用场合下,是可以多次反复作用的,但有时也将它做成电流保险丝那样的"一次性"保护器件。

例如并接在某些电流互感器负载上的带短路接点压敏电阻。

3.2电路功能用压敏电阻压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护,但是它的类似于半导体稳压管的伏安特性,还使它具有多种电路元件功能,例如可用作:(1)直流高压小电流稳压元件,其稳定电压可高达数千伏以上,这是硅稳压管无法达到的。

(2)电压波动检测元件。

(3)直流电瓶移位元件。

(4)均压元件。

(5)荧光启动元件4、保护用压敏电阻的基本性能(1)保护特性,当冲击源的冲击强(或冲击电流Isp=Usp/Zs)不超过规定值时,压敏电阻的限制电压不允许超过被保护对象所能承受的冲击耐电压(Urp)。

(2)耐冲击特性,即压敏电阻本身应能承受规定的冲击电流,冲击能量,以及多次冲击相继出现时的平均功率。

(3)寿命特性有两项,一是连续工作电压寿命,即压敏电阻在规定环境温度和系统电压条件应能可靠地工作规定的时间(小时数)。

二是冲击寿命,即能可靠地承受规定的冲击的次数。

(4)压敏电阻介入系统后,除了起到"安全阀"的保护作用外,还会带入一些附加影响,这就是所谓"二次效应",它不应降低系统的正常工作性能。

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