1.簡介

通常可以在任何電源電路的交流輸入側(cè)看到的藍(lán)色或橙色圓形部分是金屬氧化物壓敏電阻或 MOV。可以將金屬氧化物壓敏電阻視為另一種形式的可變電阻器，它可以根據(jù)施加在其上的電壓來改變其電阻。當(dāng)大電流通過 MOV 時(shí)，它會降低其電阻值并起到短路的作用。為了保護(hù)電路免受高壓尖峰的影響，因此通常將 MOV 與保險(xiǎn)絲結(jié)合使用。在這篇文章中，我們將詳細(xì)了解如何使用 MOV 以及如何使用它來保護(hù)您的電路免受設(shè)計(jì)中的電壓尖峰的影響。我們還將了解 MOV 的電氣特性以及如何根據(jù)您的設(shè)計(jì)要求來選擇 MOV，讓我們開始吧。

2.MOV的定義

MOV 只是一個(gè)可變電阻器，但與電位器不同，MOV 可以根據(jù)施加的電壓調(diào)整其電阻。如果電阻兩端的電壓增加，則電阻會減小，反之亦然。這種特性有助于保護(hù)電路免受高壓浪涌的影響，因此它們通常在電子網(wǎng)絡(luò)中用作浪涌保護(hù)器。

3.?MOV的工作原理

MOV 電阻在正常工作條件下會很強(qiáng)，它們會消耗很少的電流，但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)尖峰時(shí)，電壓會增加到拐點(diǎn)或鉗位電壓以上，它們會消耗更多電流，消散浪涌并保護(hù)設(shè)備器材。

MOV 只能用于防御短時(shí)間的浪涌，它們無法應(yīng)對長時(shí)間的浪涌。如果 MOV 受到反復(fù)浪涌的影響，它們的性能會略有下降。每當(dāng)它們遇到浪涌時(shí)，鉗位電壓就會略微下降，這也可能導(dǎo)致它們在一段時(shí)間后被破壞。MOV 通常與熱敏開關(guān)/保險(xiǎn)絲串聯(lián)，如果吸收高電流以防止此類風(fēng)險(xiǎn)，則可能會觸發(fā)該熱敏開關(guān)/保險(xiǎn)絲。讓我們更多地談?wù)勲娐分械?MOV 是如何工作的。

4.MOV在電路中的使用

與要覆蓋的電路平行，MOV又名壓敏電阻與保險(xiǎn)絲一起被廣泛使用。下圖說明了如何在電子電路中使用 MOV。

當(dāng)電壓低于額定限值時(shí)，MOV的電阻會非常高，然后所有電流都流過電路，而沒有電流流過MOV。但是，當(dāng)主電壓中出現(xiàn)電壓尖峰時(shí)，當(dāng)它與交流電源平行時(shí)，它會直接出現(xiàn)在 MOV 兩端。MOV電阻值會被這個(gè)高電壓降低到一個(gè)非常低的值，使它看起來像一個(gè)短的。

這會迫使大電流流過 MOV，這會使保險(xiǎn)絲爆裂并將電路與電源電壓隔離開來。有缺陷的高壓在電壓浪涌期間會很快恢復(fù)正常值，在這種情況下，電流的長度將不足以使保險(xiǎn)絲熔斷，當(dāng)電壓恢復(fù)正常時(shí)，電路恢復(fù)正常工作。但是，每次觀察到尖峰時(shí)，MOV 都會通過縮短自身來短暫斷開電路，并且每次都會用高電流損壞自身。但是，如果您在任何電源電路中發(fā)現(xiàn) MOV 損壞，則可能是有幾個(gè)電壓尖峰通過了電路。

5.MOV構(gòu)造

金屬氧化物壓敏電阻是一種電壓依賴性電阻器，由金屬氧化物陶瓷粉末（如氧化鋅）和一些其他金屬氧化物（如氧化鈷、錳、鉍等）制成。MOV 由大約 90% 的氧化鋅和有限的其他金屬氧化物的數(shù)量。在稱為電極的兩塊金屬板之間，金屬氧化物的陶瓷粉末保持完整。

每個(gè)直接相鄰元素之間的二極管結(jié)由金屬氧化物顆粒產(chǎn)生。因此，一個(gè) MOV 是大量串聯(lián)的二極管。當(dāng)您向電極添加小電壓時(shí)，會通過結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生反向漏電流。產(chǎn)生的電流最初會很小，但由于電子隧穿和雪崩擊穿，當(dāng)向 MOV 施加高電壓時(shí)，二極管邊界結(jié)會擊穿。在下圖中，顯示了 MOV 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

當(dāng)通過連接引線施加特定電壓時(shí)，MOV 壓敏電阻開始導(dǎo)通，并在電壓低于閾值電壓時(shí)停止導(dǎo)通。MOV 有不同的格式，例如磁盤格式、帶有軸向引線、塊和螺釘端子的器件，以及帶有徑向引線的器件。為了提高功率處理能力，MOV 應(yīng)始終并聯(lián)連接，如果您想獲得更高的額定電壓，則應(yīng)將其串聯(lián)連接。

6.?MOV的電氣特性

為了更好地了解 MOV 的特性，讓我們來看看 MOV 的各種電氣特性。

?抗靜電

MOV靜態(tài)電阻曲線是用X軸MOV的電阻值和Y軸電壓值繪制的。

上圖為MOV的電壓電阻曲線；電阻在標(biāo)準(zhǔn)電壓下最高，但壓敏電阻的電阻隨著電壓的升高而降低。該曲線可用于了解您的 MOV 在不同電壓水平下的電阻有多大。

?VI 特性根據(jù)歐姆定律，線性電阻的 VI 特性曲線始終是一條直線，但對于可變電阻，我們不能假設(shè)相同.

。

MOV可以雙向工作，因此具有雙向、對稱的特性。該曲線看起來與兩個(gè)背靠背連接的齊納二極管的特性曲線相同。當(dāng) MOV 不工作時(shí)，曲線呈線性關(guān)系，流過壓敏電阻的電流幾乎為零，電阻高到一定電壓，比如 0-200V。隨著我們在 200-250V 范圍內(nèi)增加外加電壓，電阻減小，壓敏電阻開始導(dǎo)通，開始流過幾微安電流，這對曲線沒有太大影響。

一旦上升電壓超過額定或鉗位電壓（250V），壓敏電阻變得高度導(dǎo)電，大約1mA的電流開始流過壓敏電阻。當(dāng)壓敏電阻兩端的瞬態(tài)電壓等于或大于鉗位電壓時(shí)，壓敏電阻的電阻變小，由于半導(dǎo)體材料的雪崩效應(yīng)將其轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體。

?MOV的電容

我們已經(jīng)認(rèn)識到 MOV 由兩個(gè)電極構(gòu)成，它作為電介質(zhì)運(yùn)行，并具有電容器效應(yīng)，如果不加以考慮，可能會影響系統(tǒng)的運(yùn)行。根據(jù)也與其厚度成反比的區(qū)域，每個(gè)半導(dǎo)體壓敏電阻都將具有一個(gè)電容值。

對于直流電路，電容值并不是什么大問題，因?yàn)樵谄骷妷撼^鉗位電壓之前，電容幾乎保持不變。當(dāng)電壓超過鉗位電壓時(shí)，壓敏電阻開始正常工作，不會產(chǎn)生電容效應(yīng)。

MOV 的電容可能會影響 MOV 的整體電阻，從而在交流電路中引起泄漏電流。隨著壓敏電阻與待覆蓋系統(tǒng)并聯(lián)，隨著頻率的增加，壓敏電阻的漏電阻迅速下降。MOV電抗值可以使用公式確定

Xc=1/2πfC

其中 Xc 為容抗，交流電源頻率為 f。如上述VI特性曲線的非導(dǎo)通泄漏區(qū)域中所見，如果頻率增加，泄漏電流也將增加。

7.如何選擇合適的MOV進(jìn)行保護(hù)

要為您的設(shè)備選擇合適的單元，您應(yīng)該了解 MOV 的不同參數(shù)數(shù)量。MOV 規(guī)范取決于以下信息：

? 最大工作電壓：這是典型漏電流低于您指定的值的直流穩(wěn)態(tài)電壓。

? 鉗位電壓：浪涌電流開始被MOV 傳導(dǎo)和消散的電壓。

? 浪涌電流：它是可以給設(shè)備而不會對設(shè)備造成任何傷害的最大峰值電流；它通常以“電流”表示給定時(shí)間。如果發(fā)生浪涌電流，制造商建議移除系統(tǒng)，盡管該設(shè)備可以處理浪涌電流。

? 浪涌偏移：如果系統(tǒng)出現(xiàn)尖峰，則額定鉗位電壓降低，浪涌偏移稱為浪涌后電壓的變化。

? 能量吸收：在特定波形的給定峰值脈沖周期內(nèi)，MOV 在浪涌期間可以消耗的最大能量。您可以通過在特定穩(wěn)壓電路內(nèi)運(yùn)行具有唯一值的所有設(shè)備來評估此值。在標(biāo)準(zhǔn)瞬態(tài) x/y 中，通常表示能量，其中 x 是瞬態(tài)上升，y 是達(dá)到其半峰值的時(shí)間。

? 響應(yīng)時(shí)間：浪涌發(fā)生后壓敏電阻開始導(dǎo)通的時(shí)間，在某些情況下沒有準(zhǔn)確的響應(yīng)時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時(shí)間始終設(shè)置為 100nS。

? 最大交流電壓：它是可以給壓敏電阻恒定的最大RMS 線電壓，最大RMS 值應(yīng)選擇略高于實(shí)際RMS 線電壓。正弦波的峰值電壓不應(yīng)與最小壓敏電阻重疊，否則可能會降低組件的使用壽命。在產(chǎn)品描述本身中，制造商可以定義我們可以提供給系統(tǒng)的最大交流電壓。

? 漏電流：當(dāng)壓敏電阻工作在鉗位電壓以下時(shí)，它是在網(wǎng)絡(luò)中沒有浪涌時(shí)壓敏電阻吸收的電流量。在給定的工作電壓下，通常會在整個(gè)系統(tǒng)中定義漏電流。

8.MOV的應(yīng)用

MOV 可用于保護(hù)不同類型的設(shè)備免受各種類型的故障影響。它們可用于交流/直流電路中，用于單相線對線保護(hù)和單相線對線和線對地保護(hù)。它們可用于電機(jī)驅(qū)動設(shè)備，用于晶體管、MOSFET 或晶閘管和接觸電弧保護(hù)中的半導(dǎo)體開關(guān)保護(hù)。

MOV 可用于在實(shí)施時(shí)可能出現(xiàn)浪涌或電壓尖峰的任何電路中。MOV通常用于浪涌保護(hù)適配器和帶、市電連接的電源、電話和其他接觸線、工業(yè)高能交流線路保護(hù)、數(shù)據(jù)或電力網(wǎng)絡(luò)、通用電子設(shè)備保護(hù)，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼個(gè)人助理、MP3 播放器和筆記本電腦。

在某些情況下，還會使用 MOV，例如用于調(diào)制、檢測和頻率轉(zhuǎn)換的微波混頻器，這不是最常見的 MOV 應(yīng)用。

9.MOV保護(hù)電路

既然我們已經(jīng)討論了 MOV 是什么以及如何使用它來保護(hù)您的電路免受電壓尖峰的影響，讓我們以一些在設(shè)計(jì)電路時(shí)有用的設(shè)計(jì)技巧來結(jié)束這篇文章。

您必須選擇與施加電壓匹配或略高于施加電壓的最高交流或直流電壓的壓敏電阻。選擇 MOV 的第一步是確定將通過壓敏電阻提供的連續(xù)工作電壓。通常選擇最大額定電壓比實(shí)際線路電壓高 10-15% 的壓敏電阻是正常的，因?yàn)?a target="_blank">供電線路通常具有電壓變化容差。在某些情況下，如果您希望在可用的安全級別最低的情況下實(shí)現(xiàn)極低的泄漏電流，則可以使用具有更高工作電壓的壓敏電阻。該比率將包含在它們的電壓值中。

? 找出變阻器在波浪發(fā)生時(shí)消耗的能量。這可以通過使用環(huán)境浪涌期間壓敏電阻的所有絕對最大負(fù)載和數(shù)據(jù)表中給出的要求來計(jì)算。您可以選擇能夠耗散更多能量的壓敏電阻，該能量等于或略大于電路在浪涌期間可能產(chǎn)生的能量耗散。

? 使用壓敏電阻測量峰值瞬態(tài)電流或浪涌電流。為了確保其正常工作，您應(yīng)該選擇浪涌電流額定值等于或略大于電路將導(dǎo)致的事件所需的電流額定值的壓敏電阻。

? 您還可以決定所需的功耗，并選擇額定功率等于或最好超過電路可能產(chǎn)生的事件所需的功率處理能力的壓敏電阻。類似于上述所有屬性。

? 如果您不確定外殼的因素，謹(jǐn)慎的做法是選擇具有更高強(qiáng)度、浪涌電流和能量額定值的系統(tǒng)。通常以大于預(yù)測事件的方式選擇功率、浪涌電流和能量額定值。

? 選擇能夠提供必要鉗位電壓的型號是最后一步，也是最重要的一步。根據(jù)估計(jì)的峰值電壓值，您可以選擇允許在某個(gè)情況下看到電路的輸入或輸出的鉗位電壓。這將是您的電路下行將感受到的最大電壓，您應(yīng)確保您的電路能夠承受此電壓。

10.?常見問題

1、什么是金屬氧化物壓敏電阻？

金屬氧化物壓敏電阻或 MOV 是一種電壓相關(guān)的非線性器件，可提供出色的瞬態(tài)電壓抑制。金屬氧化物壓敏電阻旨在保護(hù)各種類型的電子設(shè)備和半導(dǎo)體元件免受開關(guān)和感應(yīng)雷電浪涌的影響。

2.金屬氧化物壓敏電阻（MOV）如何工作？

當(dāng)電壓超過一定限度時(shí)，它們被設(shè)計(jì)成完全短路。基本上，它們是電壓鉗。壓敏電阻基本上就像一個(gè)“可變電阻器”，具體取決于電壓水平。

它們與線路電壓并聯(lián)使用，因此它們會導(dǎo)致它們之前的保險(xiǎn)絲或斷路器被熔斷/跳閘。這被稱為“撬棍”，因?yàn)樗拖裨诨鹁€和中性交流線路上扔一根撬棍。

多個(gè) MOV 通常用于廉價(jià)的插排，以保護(hù)設(shè)備免受電壓尖峰的影響。隨著每個(gè) MOV 停止一個(gè)尖峰，由下一個(gè) MOV 來停止下一個(gè)電壓尖峰。

3. 金屬氧化物壓敏電阻的額定電壓是什么意思？

它是該部件設(shè)計(jì)的最大工作電壓（以交流電壓為單位）。例如，額定電壓為 125 或 130V的部件設(shè)計(jì)為從 120V交流電源的線路連接到中性線和/或線路到接地。MOV 是在您達(dá)到它們很快開始導(dǎo)電的電壓之前幾乎不導(dǎo)電的設(shè)備。

它們是對稱的，有點(diǎn)像反并聯(lián)齊納二極管。由于 120 VAC 正弦波的峰值電壓約為 170V，因此額定跨 120 線工作的 MOV 必須具有高于 170V的擊穿電壓，并具有相當(dāng)大的安全裕度。例如，一個(gè) 125 VAC MOV 將瞬態(tài)電壓鉗制在大約 220V。

4. 金屬氧化物壓敏電阻有什么作用？

壓敏電阻，也稱為金屬氧化物壓敏電阻 (MOV)，用于保護(hù)敏感電路免受各種過壓情況的影響。本質(zhì)上，這些電壓相關(guān)的非線性器件具有類似于背靠背齊納二極管的電氣特性。

5. MOV 在電路中起什么作用？

金屬氧化物壓敏電阻 (MOV) 是一種電壓抑制器件，可過濾和鉗制電路中的瞬態(tài)。

6、如何選擇金屬氧化物壓敏電阻？

例如，為此選擇 MOV 或硅壓敏電阻，對于電壓，其最大連續(xù) RMS 電壓額定值應(yīng)略高于最高預(yù)期電源電壓，例如 120V電源為 130V?RMS，230V電源為 260V?RMS供應(yīng)。

7. 如何計(jì)算 MOV？

MOV 的電流額定值可能是 SMPS 額定值的兩倍，這意味著如果 SMPS 的功率在次級額定為 24 瓦，則初級可以計(jì)算為 24/285 = 0.084 安培，因此 MOV 電流可以是任何地方高于 0.084 x 2 = 0.168 安培或 200mA。

8、金屬氧化物壓敏電阻如何失效？

這種故障模式可能是由長時(shí)間過電壓引起的，例如從無功負(fù)載切換或連接到交流電源的 MOV 熱失控。如果 MOV 在高于其額定電壓的穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)行，則可能出現(xiàn)開路故障。

9. 什么是MOV浪涌保護(hù)器？

在最常見的浪涌保護(hù)器類型中，稱為金屬氧化物壓敏電阻或 MOV 的組件會轉(zhuǎn)移額外電壓。通過這種方式，MOV 僅轉(zhuǎn)移浪涌電流，同時(shí)允許標(biāo)準(zhǔn)電流繼續(xù)為連接到浪涌保護(hù)器的任何機(jī)器供電。

10. 當(dāng)壓敏電阻失效時(shí)會發(fā)生什么？

壓敏電阻需要吸收由臨時(shí)過電壓、開關(guān)浪涌或雷電脈沖沉積的能量。能量吸收能力可分為熱能吸收能力和脈沖能量吸收能力。

編輯：黃飛

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