不宜單獨用電流保險絲來應對壓敏電阻的失效

2020-11-22 電子產品世界

1 .引言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/175183.htm

隨著科技的不斷發展，物質生活的不斷豐富，各式各樣的家用電器已經成為人們日常生活必不可少的組成部分。我們在享受各種功能繁多的家用電器給生活帶來方便的同時，也存在著家用電器巨大的安全隱患，我們經常可以在媒體上看到關於各種家用電器的安全問題引發的事故，主要有：火災事故、爆炸事故及廢舊電池等對環境造成汙染事故等。引起火災事故的發生又多與壓敏電阻失效後未能及時脫離電路，造成系統電源不同程度的短路有關，本文主要淺述單獨採用過電流保護方式應對壓敏電阻失效的弊端，並提出了壓敏電阻失效的最佳保護方式為過溫保護。

2 .壓敏電阻的工作原理及失效機理

氧化鋅壓敏電阻器MOV 是一種以氧化鋅為主體、添加多種金屬氧化物，典型的電子陶瓷工藝製成的多晶半導體陶瓷元件。MOV 具有獨特的晶界結構，在一定電場下，晶界導電由熱電子發射傳導瞬間轉變為電子隧道傳導，其電阻值隨著電壓的增大而急劇減小，具有優異的非線性伏安特性，那麼，當家用電器所接的電源中存在過電壓時，MOV 晶界電子隧道效應抑制過電壓峰值增長，吸收部分過電壓能量，從而起到防護作用，MOV 具有高通流容量，低殘壓，無續流且成本較低等優點，已被首選使用在家用電器的電源入口作為過電壓保護元件。

MOV 具有很高的瞬時(納秒級或微妙級)過電壓抑制能力，但在暫時(毫秒級或秒級)過電壓、過電流或頻繁的浪湧電流衝擊下，MOV 較容易出現老化現象。

MOV 的失效主要有兩種模式，一種為開路模式，該模式主要發生在MOV 流過遠遠超出自身能夠承受的浪湧電流時，表徵為MOV 本體炸裂，但這種模式不會引起燃燒現象，且出現在家用電器中概率是很低的;另一種為短路模式，大體上可分為老化失效和暫態過電壓破壞兩種類型：

a、老化失效，這是指電阻體的低阻線性化逐步加劇，漏電流惡性增加且集中流入薄弱點，薄弱點材料融化，形成1kΩ 左右的短路孔後，電源繼續推動一個較大的電流灌入短路點，形成高熱而起火。研究結果表明， 若壓敏電阻存在著製造缺陷，易發生早期失效， 強度不大的電衝擊的多次作用，也會加速老化過程，使老化失效提早出現;

b、暫態過電壓破壞，這是指較強的暫態過電壓使電阻體穿孔，導致更大的電流而高熱起火，整個過程在較短時間內發生。

短路失效是引起壓敏電阻起火燃燒的主要原因，從而導致家用電器發生火災事故，以下是MOV在不同過電流試驗後失效圖片(參照UL1449 3rd 39.4 條款測試)：

圖1:MOV14D471 在600V*320mA 電流試驗後圖

圖2:MOV14D471 在600V*500mA 電流試驗後圖

圖3:MOV14D471 在600V*1A 電流試驗後圖片

圖4:MOV14D471 在600V*2A 電流試驗後圖片

圖5:MOV14D471 在600V*5A 電流試驗後圖片

圖6:MOV14D471 在600V*10A 電流試驗後圖片

圖7:MOV14D471 在600V*15A 電流試驗後圖片

圖8:MOV14D471 在600V*20A 電流試驗後圖片

說明：圖4、圖6 為人為切斷電路後的照片;圖1~3、圖5、圖7~8 為未人為切斷電路前的照片。

3 單獨採用過流保護方式應對壓敏電阻失效的現狀分析

3.1 壓敏電阻MOV 與電流保險絲FUSE 的浪湧電流承受能力對比，見表1

電阻相關文章:電阻的作用居然有這麼多，你造嗎

光敏電阻相關文章:光敏電阻工作原理

基爾霍夫電流相關文章:基爾霍夫電流定律

相關焦點

  • 壓敏電阻燒壞的原因後果及解決辦法
    壓敏電阻常用作過壓保護設備，但是它的通流容量雖大，但能量容量卻不大，另外它的衝擊電流最大脈衝寬度遠遠小於大中功率半導體系統實際脈衝電流寬度，所以才會時常發生短路或爆炸。壓敏電阻的特性參數①、壓敏電壓UN（U1mA）：通常以在壓敏電阻上通過1mA直流電流時的電壓來表示其是否導通的標誌電壓，這個電壓就稱為壓敏電壓UN。壓敏電壓也常用符號U1mA表示。
  • 貼片電阻和壓敏電阻的使用方法和注意事項
    壓敏電阻一般並聯在電路中使用，當電阻兩端的電壓發生急劇變化時，電阻短路將電流保險絲熔斷，起到保護作用。壓敏電阻在電路中，常用於電源過壓保護和穩壓。電路設計中需要了解的參數： 1、壓敏電壓UN（U1mA）：通常以在壓敏電阻上通過1mA直流電流時的電壓來表示其是否導通的標誌電壓，這個電壓就稱為壓敏電壓UN.壓敏電壓也常用符號U1mA表示。壓敏電壓的誤差範圍一般是±10%.在試驗和實際使用中，通常把壓敏電壓從正常值下降10%作為壓敏電阻失效的判據。
  • 你的壓敏電阻都用對了嗎?
    四、壓敏電阻的特性參數①壓敏電壓UN(U1mA)：通常以在壓敏電阻上通過1mA直流電流時的電壓來表示其是否導通的標誌電壓，這個電壓就稱為壓敏電壓UN。壓敏電壓也常用符號U1mA表示。壓敏電壓的誤差範圍一般是±10%。在試驗和實際使用中，通常把壓敏電壓從正常值下降10%作為壓敏電阻失效的判據。
  • 氣體放電管與壓敏電阻 壓敏電阻與熱敏電阻
    然而，壓敏電阻器並聯氣體放電管的前提是，壓敏電阻器的V1mA值必須略大於或等於氣體放電管的直流點火電壓，因為當壓敏電阻器的V1mA值過低，則氣體放電管有可能在暫態過電壓作用期間不會放電導通。如果這樣的話，過電壓的所有能量仍將由壓敏電阻器來洩放，這對壓敏電阻器是不利的。
  • 壓敏電阻的使用方法詳解
    四、壓敏電阻的特性參數①壓敏電壓UN(U1mA)：通常以在壓敏電阻上通過1mA直流電流時的電壓來表示其是否導通的標誌電壓，這個電壓就稱為壓敏電壓UN。壓敏電壓也常用符號U1mA表示。壓敏電壓的誤差範圍一般是±10%。在試驗和實際使用中，通常把壓敏電壓從正常值下降10%作為壓敏電阻失效的判據。
  • 關於壓敏電阻的正確使用
    四、壓敏電阻的特性參數　　①壓敏電壓UN(U1mA)：通常以在壓敏電阻上通過1mA直流電流時的電壓來表示其是否導通的標誌電壓，這個電壓就稱為壓敏電壓UN。壓敏電壓也常用符號U1mA表示。壓敏電壓的誤差範圍一般是±10%。在試驗和實際使用中，通常把壓敏電壓從正常值下降10%作為壓敏電阻失效的判據。
  • 壓敏電阻是如何正確使用的?
    壓敏電阻雖然能吸收很大的浪湧電能量，但不能承受毫安級以上的持續電流，在用作過壓保護時必須考慮到這一點。四、壓敏電阻的特性參數①壓敏電壓UN(U1mA)：通常以在壓敏電阻上通過1mA直流電流時的電壓來表示其是否導通的標誌電壓，這個電壓就稱為壓敏電壓UN。壓敏電壓也常用符號U1mA表示。
  • 壓敏電阻在過壓保護中的應用
    按後者，常用綜合波(發生器開路輸出時產生1.2/50μs的電壓波;短路輸出時產生8/20μs的電流波;發生器的內阻為2Ω)來在線考核設備對抗雷擊浪湧幹擾的能力。在4kV試驗時，保護器吸收的最大電流可達2kA;對6kV的試驗，吸收電流的最大值為3kA。但在實際選擇時，還應當適當加大所選過壓保護壓敏電阻的通流容量。
  • 壓敏電阻過熱保護技術介紹
    該技術是將用蠟保護的低熔點金屬通過一定的工藝裝在壓敏電阻上，在壓敏電阻漏電流過大，溫度升高到一定程度時，低熔點金屬熔斷，從而將壓敏電阻從電路中切除，可以有效地防止壓敏電阻起火燃燒。但熱熔保險絲存在可靠性問題，而且在加強熱循環的環境裡約只有5年可靠壽命。在熱循環的環境中，熱熔保險絲需定期更換以維持正常運行。(2)利用彈簧拉住低熔點焊錫技術。
  • 如何正確的使用壓敏電阻
    如何正確的使用壓敏電阻 壓敏電阻一般並聯在電路中使用，當電阻兩端的電壓發生急劇變化時，電阻短路將電流保險絲熔斷，起到保護作用壓敏電阻在電路中，常用於電源過壓保護和穩壓。  1.壓敏電壓UN（U1mA）：通常以在壓敏電阻上通過1mA直流電流時的電壓來表示其是否導通的標誌電壓，這個電壓就稱為壓敏電壓UN。壓敏電壓也常用符號U1mA表示。壓敏電壓的誤差範圍一般是±10%。
  • 壓敏電阻的作用及標稱參數 
    壓敏電阻的作用  氧化鋅壓敏電阻（Carbon resistor）：按用途來分也稱為「突波吸收器是一種具有電壓電流對稱特性之電壓屬性電阻器，它主要的設計是用來保護所有的電子產品或元件免受開關或雷擊誘發所產生之突波的影響，而非線性指數的特性。
  • 壓敏電阻的作用
    類似於光敏電阻的阻值隨外界光照變化、熱敏電阻的阻值隨外界溫度變化，壓敏電阻的阻值受電阻兩端電壓影響並隨之變化。壓敏電阻主要用於在電路過電壓時進行電壓鉗位，吸收多餘的電流以實現對敏感器件的保護。具有反應時間快、洩漏電流低等優點，現已在電源系統、安防系統、汽車電子系統、電動機保護、家用電器等多領域得以應用。
  • NTC PTC壓敏電阻在電源電路中的作用
    壓敏電阻的工作原理:比如一個「標稱300V」的壓敏電阻在220V的工作中,突然220V上升到310V!這時壓敏電阻被擊穿,通過很大的電流,熔斷了保險絲後,就保護了後面的電路,然後壓敏電阻又恢復了原來的狀態.我的故事講完了. 老人家:按照你說的意思是壓敏電阻設計時最好是放在保險管後面咯,那樣壓敏電阻導通時不會對電網有什麼危害嗎?而保險管一般都是慢斷的!
  • 壓敏電阻使用方法詳解
    壓敏電阻一般並聯在電路中使用，當電阻兩端的電壓發生急劇變化時，電阻短路將電流保險絲熔斷，起到保護作用。壓敏電阻在電路中，常用於電源過壓保護和穩壓。電源防雷器的可靠性、安全性在很大程度上依賴於壓敏電阻的正確使用，以下原則可供使用參考。
  • 過壓保護用氧化鋅壓敏電阻該怎麼選呢?
    壓敏電阻相對受保護的可控矽電子元件而言，具有很高的阻抗(數兆歐姆)，瞬間過壓發生時(超過壓敏電阻擊穿電壓)，壓敏電阻阻抗會變得僅有幾個歐姆，造成短路，保險絲熔斷，負載上的電子元件因此而受到保護。主要用途：防雷，過壓保護。
  • 壓敏電阻的作用-看這篇文章你就懂了
    說到壓敏電阻的作用，大家不一定都清楚，今天全業電子小編就和大家系統地概括一下關於壓敏電子的作用有哪些？（1）:一過電壓保護壓敏電阻不是感知壓力，是一個電壓的感受器，有點像保險絲，超過自身的所承受的電壓就會擊穿，短路保護。
  • 如何解決壓敏電阻易老化的問題詳細資料分析
    研究結果表明，若壓敏電阻存在著製造缺陷，易發生早期失效，強度不大的電衝擊的反覆多次作用，也會加速老化過程，使老化失效提早出現。 壓敏電阻與陶瓷放電管並聯： 壓敏電阻在通過持續大電流後其自身的性能要退化，將壓敏電阻與放電管並聯起來，可以克服這一缺點。
  • 【E問E答】怎樣解決壓敏電阻易老化的問題
    研究結果表明，若壓敏電阻存在著製造缺陷，易發生早期失效，強度不大的電衝擊的反覆多次作用，也會加速老化過程，使老化失效提早出現。　　壓敏電阻與陶瓷放電管並聯：　　壓敏電阻在通過持續大電流後其自身的性能要退化，將壓敏電阻與放電管並聯起來，可以克服這一缺點。
  • 壓敏電阻連接線問題詳解
    壓敏電阻一般並聯在電路中使用，當電阻兩端的電壓發生急劇變化時，電阻短路將電流保險絲熔斷，起到保護作用。壓敏電阻在電路中，常用於電源過壓保護和穩壓。如何正確接線非常重要，我們首先要搞清楚有共模和差模兩種保護模式。　　比如，電源防雷的保護模式有共模和差模兩種方式。
  • 壓敏電阻特點,與普通電阻有什麼不同?
    當加在壓敏電阻上的電壓超過它的閾值時，流過它的電流激增，它相當於阻值無窮小的電阻。4、壓敏電阻作用壓敏電阻有什麼用？5、壓敏電阻應用類型不同的使用場合，應用壓敏電阻的目的，作用在壓敏電阻上的電壓/電流應並不相同，因而對壓敏電阻的要求也不相同，注意區分這種差異，對於正確使用是十分重要的。