IEC62368-1之压敏电阻1

2018-10-30 13:32:34 kingpo


IEC 62368-1:2014

G.8  Varistor 压敏电阻器


一.什么是压敏电阻?


“压敏电阻"是一种具有非线性伏安特性的电阻器件,主要用于在电路承受过压时进行电压钳位,吸收多余的电流以保护敏感器件。英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”, 或者叫做“Varistor"。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。


金属氧化物压敏电阻(MOV, Metal Oxide Varistor),它包含由氧化锌颗粒与少量其他金属氧化物或聚合物间隔构成的陶瓷块("氧化锌"(ZnO)压敏电阻器),夹于两金属片间。颗粒与邻近氧化物交界处会形成二极管效应,由于有大量杂乱颗粒,使得它等同于一大堆背向相连的二极管,低电压时只有很小的逆向漏电电流,当遇到高电压时,二极管因热电子与隧道效应而发生逆向崩溃,流通大电流。因此,压敏电阻的电流-电压特性曲线具有高度的非线性: 低电压时电阻高、高电压时电阻低。如图1所示

灼热丝试验仪

图1




压敏电阻器的基本功能是抑制瞬态过电压和分流瞬态过电流,保护输变电系统、各种电气、电子设备和产品,特别是信息技术产品免遭雷电过电压、操作过电压、静电过电压等浪涌电压的损坏,并提高它们的抗干扰能力和电磁兼容性。压敏电阻器是目前电子工业用量最大、不可或缺的瞬态过电压保护元件。


二、为什么压敏电阻是安全关键件。


压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护,为什么标准会把一个功能保护器件列入标准要管控的关键件队列中呢?


因为1:压敏电阻器是会损坏的。


压敏电阻器在电路的过电压防护中,如果正常工作在图2的预击穿区和击穿区,理论上是不会损坏的。但由于压敏电阻器要长期承受电源电压,电路中暂态过电压、超能量过电压随机的不断冲击及吸收电路储能元件释放能量,因此,压敏电阻器也是会损坏的,它的寿命根据所在电路经受的过电压幅值和能量的不同而不同。

灼热丝试验仪

图2


因为2:损坏的压敏电阻可能会着火


压敏电阻起火燃烧的现象,基本可分为两种: 

 老化失效,这是指电阻体的低阻线性化逐步加剧,漏电流恶性增加且集中流入薄弱点,薄弱点材料融化,形成1kΩ左右的短路孔后,电源继续推动一个较大的电流灌入短路点,形成高热而起火。

 暂态过电压破坏,这是指较强的暂态过电压使电阻体穿孔,导致更大的电流而高热起火。整个过程在较短时间内发生,以至电阻体上设置的热熔接点来不及熔断。在三相电源保护中,N-PE线之间的压敏电阻器烧坏起火的事故概率较高,多数是属于这一种情况。


灼热丝试验仪

因此IEC 62368-1标准将MOV视为PIS(潜在引燃源),对压敏电阻要进行防触电保护和着火防护的测试以考察器件的耐电压冲击性能和阻燃性能。


怎样避免MOV可能出现的着火危险呢?


为什么标准在5.5.7.2中提到“如果在电网电源和保护地之间使用SPD,则SPD应当由压敏电阻器和GDT串联组成“呢?为什么不能只使用压敏电阻呢?