金屬氧化物壓敏電阻器的選擇

• 選擇壓敏電阻器的步驟

選擇金屬氧化物壓敏電阻器的基本步驟如Fig.1所示。下面根據基本步驟，通過具體事例來追蹤選擇的流程。

Fig.1 選擇壓敏電阻器的基本步驟 

事例）電源線的線間雷擊浪湧吸收措施

Fig.2  電路事例

電源電壓 VE=200(Vr.m.s.)±10%
浪湧電壓 Vs=5(kV)
等效浪湧阻抗 ZS=100(Ω)
浪湧脉衝寬度 tT=50(μs)
負荷耐電壓VP=800(V)
浪湧次數 N=104次

①確定壓敏電阻器電壓

首先根據電路電壓，選擇適當的壓敏電阻器電壓。

１）根據電路電壓V_E（V），用①式確定要選擇的壓敏電阻器電壓的最小值。
V_E≦V_V（min.）（１－α）　…①
V_E：電路電壓的峰值
V_V（min.）：壓敏電阻器最小電壓值
α：安全係數（α＝0.1）
在範例中，電源電壓為200V_r.m.s.±10％，
用①式確定壓敏電阻器電壓
V_V（min.）≧（200√2 ×1.1）/（1－0.1）
≧346（V）

在範例中，需要選擇產品目錄中記錄的壓敏電阻器電壓範圍的標準範圍下限值在346V以上的壓敏電阻器。
此外，壓敏電阻器還有一個標準，那就是可以持續施加的電壓的上限值，即最大允許電路電壓。
如果持續施加超過該電壓的電壓，壓敏電阻器有可能出現劣質化，這一點也需要予以考慮。

２）根據電路電壓V_E（V），用②式求出需要的最大允許電路電壓。
V_E≦V_A（１－α）　…②
V_E：電路電壓
V_A：最大允許電路電壓
α：設計餘量（α＝0.2）
在範例中，電源電壓為200V_r.m.s.±10％，
用①式確定壓敏電阻器電壓
V_V（min.）≧（200×1.1）/（1－0.2）
≧275（V） 

需要根據以下兩個條件，來選擇壓敏電阻器的公稱壓敏電阻器電壓：壓敏電阻器電壓範圍的標準範圍下限值在346V以上，最大允許電路電壓在275V以上。
對照產品目錄，應當選擇壓敏電阻器電壓在NVDxxUCD390以上的產品。
但單憑這一點是不夠的。
還需要研究受到突波電壓衝擊時，壓敏電阻器的電壓抑制範圍是否適當。
若不適當，在受到突波電壓衝擊的關鍵時刻，有可能得不到適當的電壓抑制效果。

②計算通過壓敏電阻器的浪湧電流

假設應當保護的電路為Fig.3，通過金屬氧化物壓敏電阻器的突波電流Ip可透過③式求出。

Fig. 3  突波等效電路

Ip＝（Vs－Vc）/ Zs　…③
Ip ：浪湧電流
Vs ：浪湧電壓
Vc ：壓敏電阻器抑制電壓
Zs ：等效浪湧阻抗

Vc大多數情況下小於Vs，因此也可以忽略Vc進行簡單計算。

在事例中，VS＝5（kV）、ZS＝100（Ω）、VP＝800（V），
根據③式
Ip＝5000/100
＝50（A）　※脉衝寬度tT＝50（μs）
由此可知，受到浪湧電壓衝擊時，通過壓敏電阻器的電流值為50(A)。

③確定抑制電壓（限制電壓）

限制電壓根據產品目錄的電壓-電流特性曲綫進行選擇，相對於保護對象的耐電壓VP，通過③式求出的電流IP所對應的金屬氧化物壓敏電阻器的限制電壓應在VP以下（參照Fig.5）。
Fig.3 電壓-電流特性曲綫與IP、VP的關係

在範例的電路中，以壓敏電阻器公稱電壓在390（V）以上、
最大允許電路電壓在275（V_r.m.s.）以上為條件，根據產品目錄的電壓-電流特性曲線，
暫定選擇I_p＝50（A）所對應的限制電壓在800（V）以下的金屬氧化物壓敏電阻器。
對照該條件得到的結果是……
φ10產品：NVD10UCD430、NVD10UCD470
φ14產品：NVD14UCD430、NVD14UCD470

需要從以上4種產品中選擇。

④确定盘径的大小

根據透過③求出的突波電流I_P及突波脈衝寬度t_T（s）和重複次數，
使用突波耐量、突波壽命特性（參照個別標準），選擇允許值範圍內的金屬氧化物壓敏電阻器。
根據③中計算出的I_P＝50（A）、t_T＝50（μs）、重複10⁴次
對照產品目錄的突波耐量、突波壽命特性進行選擇。

對照產品目錄得到的結果是……
NVD10UCDxxx：80（A）、NVD14UCDxxx：120（A）

由結果可知，這些產品均大於50（A），③所對應的品種均可使用，
但突波次數10⁴次可能包含不確定因素。
如果貼裝方面不存在問題，設計應留出足夠的充裕度，
選擇NVD14UCD型的φ14產品。

以上就是選擇壓敏電阻器的大致流程。
希望能夠在您研究用以應對突波的壓敏電阻器時提供參考。