【正文】 學(xué)原理，式234表示的指數(shù)衰減曲線的積分面積相當(dāng)于一個電流恒等于i0、持續(xù)時間為τ的方波的面積；從電學(xué)的角度看這兩種電流波形的電荷量相等，如圖238所示。τ的大小取決于電感量L、電感線圈的直流電阻RC和壓敏電阻的導(dǎo)通電阻RV，即： （235）圖238 指數(shù)衰減電流波形的等效方波壓敏電阻的導(dǎo)通電阻RV隨著電流從i0衰減到0不斷變化（增大），因此τ也是電流的函數(shù)。在工程計算中，一般假定RV為常數(shù)，它所對應(yīng)的電流為i0（從V/I特性曲線上找到i0對應(yīng)的電壓uR，RV＝uR/i0。從嚴(yán)格的意義上說，V/I特性曲線上的殘壓uR是在電流波形為8/20μs情況下測出的，對指數(shù)波形而言uR會小一些，但一般不會影響選型結(jié)果），以減少計算上的難度。通過以上近似計算得到的τ基本上等效于壓敏電阻脈沖電流降額曲線的脈沖寬度，i0相當(dāng)于雷電波下的ipm。在給定沖擊壽命（沖擊次數(shù)n）的條件下，我們可以用與上節(jié)（231節(jié)）相同的方法從降額曲線上找到與τ和n對應(yīng)的imax，然后校驗i0是否小于imax。2）壓敏電阻對操作波的能量吸收能力電感中儲存著較大的磁場能量，因此當(dāng)它被開斷時，磁場能量就會轉(zhuǎn)化為電場能量通過壓敏電阻和電感線圈的直流電阻RC釋放出來。電感中儲存的磁能EL為: （J） （236）能量EL需要壓敏電阻和電感線圈的直流電阻RC共同承擔(dān)，但我們一般不考慮兩者的分擔(dān)比例，并假設(shè)EL全部由壓敏電阻承擔(dān)。壓敏電阻的能量吸收能力Emax為：（J） （237）式中，imax為壓敏電阻脈沖電流降額曲線上對應(yīng)著沖擊壽命n和τ的最大通流量；umax為壓敏電阻V/I特性曲線上imax所對應(yīng)的最大殘壓（壓敏電壓偏差為＋10％）。如果Emax EL，則該規(guī)格的壓敏電阻滿足能量吸收的要求。3）壓敏電阻在連續(xù)操作下平均功率在有些實際電路中存在著連續(xù)多次操作的情況，如果實際存在這種情況且連續(xù)操作的時間間隔為T，壓敏電阻的平均功率P為： 或 （T τ） （238）如果壓敏電阻的額定功率P0 P，則該規(guī)格的壓敏電阻滿足功率耗散的要求。如果P0 P，最小的時間間隔Tmin可設(shè)計為： 或 （T τ） （239） 選型計算實例 選型計算前的準(zhǔn)備工作在選型前，必須向用戶詳細(xì)了解以下情況，并將有關(guān)技術(shù)信息填入《用戶技術(shù)情況調(diào)查表》，如表241所示。1） 被保護(hù)設(shè)備的最大工作/考核電壓；2） 被保護(hù)設(shè)備或部件的保護(hù)電壓水平；3） 被保護(hù)設(shè)備的雷擊測試的電壓等級（即復(fù)合波發(fā)生器的開路電壓）和沖擊次數(shù)、沖擊間隔時間；4） 壓敏電阻的用途和安裝位置；5） 操作波發(fā)生源的電感量、初始放電電流、線圈直流電阻、設(shè)計放電次數(shù)和最小時間間隔；6） 其他。 實例一某低壓電器（內(nèi)含EPROM等數(shù)個IC芯片）曾在雷雨天發(fā)生過IC芯片損壞的問題。生產(chǎn)廠家考慮在產(chǎn)品的交流電源側(cè)（L－N之間）加裝壓敏電阻，要求我公司代為選型。經(jīng)了解，其主要技術(shù)信息如下（參見圖241）：1） 該低壓電器的電源部分為單相，且只有兩條進(jìn)線L、N進(jìn)入電源變壓器初級端。2） 電源變壓器初級的額定電壓為220VAC，電壓偏差為177。10％，但生產(chǎn)廠家出于安全考慮，規(guī)定產(chǎn)品出廠前要將電壓升高到380VAC考核2小時；3） 電源入口端的保護(hù)電壓水平為1800V；4） 雷擊測試的條件為：開路電壓5kV（）、源阻抗2Ω，連續(xù)沖擊10次（正反向各5次）、每次間隔60s。216。 選型計算步驟1）壓敏電壓UN的選定及預(yù)選型號雖然該低壓電器的額定電壓是220VAC，但是我們應(yīng)該按用戶的考核電壓的最大值作為壓敏電阻的最大連續(xù)工作電壓，即380VAC＝418 VAC，查閱本公司產(chǎn)品樣本可選壓敏電壓UN為680V，預(yù)選壓敏電阻型號為GNR14D681K。表241 用戶技術(shù)情況調(diào)查表客戶技術(shù)信息備注1. 最大工作/考核電壓： VAC VDC工頻電源的最大正偏差和故障情況下的電壓上升已計入 壓敏電阻安裝位置： 沖擊測試開路電壓： kV 波形： μs 連續(xù)沖擊次數(shù)： 次 時間間隔： s 源阻抗： Ω 沖擊測試短路電流： kA波形： μs等效方波持續(xù)時間： μs 操作波發(fā)生源電感量： H初始放電電流： A線圈直流電阻： Ω設(shè)計放電次數(shù)： 次 最小時間間隔： s 測試標(biāo)準(zhǔn)： 嚴(yán)酷等級： 防雷分類等級： L－L、L－N、L－PE、N－PE、10/700μs等8/20μs、10/1000μs等IEC 610004UL1449等根據(jù)IEC 6100045根據(jù)IEC 6100045或IEC 616433. 要求的保護(hù)電壓水平： V 參考電流： A4. 產(chǎn)品系列 SMDMLV . SMDmolded . Disk type . Block type（KML、KMS） . Strap type .須標(biāo)明2) 圖解確定最大導(dǎo)通電壓uR和最大導(dǎo)通電流ipmHybrid generator kV, 2 Ω圖241 實例一中的雷擊測試電路220 VAC在GNR14D681K的V/I特性曲線（參見樣本p17）上繪出VS＝5KV、XS＝2Ω的load line，如圖242所示（V/I特性曲線根據(jù)產(chǎn)品樣本重新繪制）。圖解得到交點Q所對應(yīng)的uR＝1500V。根據(jù)式231，最大導(dǎo)通電流ipm為：（A）1500圖242 GNR14D681K工作曲線Voltage (V)5kV, 2ΩCurrent (A)在GNR14D681K的脈沖電流降額曲線（參見樣本p22）上可以查出脈沖寬度20μs、沖擊次數(shù)為10的最大允許脈沖電流峰值imax≈1600A，因此不滿足 ipm imax的通流條件，我們改選GNR20D681K。在GNR20D681K的V/I特性曲線（參見樣本p19）上繪出VS＝5KV、XS＝2Ω的load line，如圖243所示（V/I特性曲線根據(jù)產(chǎn)品樣本重新繪制）。圖解得到交點Q所對應(yīng)的uR＝1480V。根據(jù)式231，最大導(dǎo)通電流ipm為： (A)在GNR20D681K的脈沖電流降額曲線（參見樣本p23）上可以查出脈沖寬度20μs、沖擊次數(shù)為10的最大允許脈沖電流峰值imax≈2300A，因此滿足ipm imax的通流條件。1480圖243 GNR20D681K工作曲線Voltage (V)5kV, 2ΩCurrent (A)3) 多次雷擊下的的平均功率根據(jù)式232，GNR25D681K壓敏電阻在連續(xù)沖擊10次、每次間隔60s的條件下的平均功率為：（W）從產(chǎn)品樣本中可以查出GNR20D681K的額定功率P0＝1W，此結(jié)果滿足P0 P的要求，因此GNR20D681K壓敏電阻滿足該測試條件下的功率耗散要求。4) 保護(hù)電壓水平校驗從圖243得到的uR＝1480V是GNR20D681K規(guī)格壓敏電阻的最大導(dǎo)通電壓，此結(jié)果滿足保護(hù)電壓水平1800V的要求。選型結(jié)論：該低壓電器電源的L－N之間應(yīng)選用GNR20D681K規(guī)格壓敏電阻。 實例二一個小電機(jī)控制回路（參見圖214）的等效電路如圖244所示，電路參數(shù)如下：VDC ＝24177。2 VL ＝ Hi0 ＝2 ARC ＝12 Ω開關(guān)設(shè)計動作壽命 ＝106最短連續(xù)開關(guān)時間間隔 ＝10 s開關(guān)觸點的保護(hù)電壓水平 ＝100 VVDCLRCRV圖244 實例二中的等效電路i0216。 選型計算步驟1) 壓敏電壓UN的選定及預(yù)選型號壓敏電阻的最大連續(xù)工作電壓為（24＋2）VDC＝26 VDC，查閱本公司產(chǎn)品樣本，可選壓敏電壓UN為33V，預(yù)選壓敏電阻型號為GNR10D330K。2) 操作波的浪涌電流峰值和等效方波持續(xù)時間從GNR10D330K的V/I特性曲線（產(chǎn)品樣本p15）上找到i0＝2A對應(yīng)的電壓uR為62V，那么RV ＝ uR/i0 ＝62V/2A ＝31Ω，根據(jù)式235，可得：（ms）從GNR10D330K的脈沖電流降額曲線（產(chǎn)品樣本p21），、沖擊次數(shù)106的imax≈，此結(jié)果不滿足i0 imax的通流條件，因此我們改選GNR14D330K。從GNR14D330K的V/I特性曲線（產(chǎn)品樣本p15）上找到i0＝2A對應(yīng)的電壓uR為56V，那么RV ＝ uR/i0 ＝56V/2A ＝28Ω，根據(jù)式235，可得：（ms）從GNR14D330K的脈沖電流降額曲線（產(chǎn)品樣本p22），、沖擊次數(shù)106的imax≈，此結(jié)果滿足i0 imax的通流條件，3) 壓敏電阻對操作波的能量吸收能力根據(jù)式236，可得電感L儲存的能量為：（J）從GNR14D330K的V/I特性曲線（產(chǎn)品樣本p15）上找到imax＝，根據(jù)式237，可得GNR14D330K的最大能量吸收能力為：（J）此結(jié)果滿足ELEmax的能量吸收要求。4) 壓敏電阻在連續(xù)操作下平均功率根據(jù)式238，在連續(xù)多次操作、間隔時間T ＝10s的情況下，GNR14D330K的平均功率為：（W）從產(chǎn)品樣本中可以查出GNR14D330K的額定功率P0＝，此結(jié)果滿足P0 P的要求，因此GNR14D330K壓敏電阻滿足功率耗散要求。由于P0 P，我們可向用戶建議最小的連續(xù)動作時間間隔Tmin的值（根據(jù)式239）： （s）5) 保護(hù)電壓水平校驗GNR14D330K壓敏電阻最大導(dǎo)通電壓為56V，開關(guān)元件兩端的電壓為56V＋26V＝82V，此結(jié)果滿足開關(guān)觸點的保護(hù)電壓水平100V的要求。 完美WORD格式編輯