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
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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)
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”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。
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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。
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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:
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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]