多层压敏电阻的浪涌保护应用

电子发烧友网报道（文/李宁远）随着用户对器件安全越来越重视，器件的故障安全功能越来越受欢迎，因此，市场上的压敏电阻器的种类在近几年不断增加，有了许多不同尺寸和浪涌能力的设计。

作为一种用得最多的限压器件，压敏电阻在成本上就很有优势，而且通流量大，其体积越大能承受的浪涌电流也就越大。压敏电阻发挥抑制器作用，保护设备及电路免受来自ESD静电放电或雷击浪涌等瞬态异常电压的影响。

多层压敏电阻的浪涌保护应用

小型、轻量、高效率的各类电源开关十分常见，在开关电源中，电源电路前端拥有EMC滤波器电路，用于抑制通过电源线侵入的传导噪音。但仅依靠EMC滤波器无法阻挡雷击浪涌或开关浪涌，因此可以在EMC滤波器前端设有使用盘型压敏电阻的浪涌保护电路。

在这种小型的电子应用中，超小型表面贴装多层压敏电阻器（MLV）非常实用。当电路或系统遇到破坏性的电压尖峰时，关闭的MLV被激活并通过将尖峰重定向到地面来保护设备。因为多层压敏电阻MLV 由掺杂有半导体氧化锌的晶粒陶瓷制成，想要保持MLV的高性能晶粒需要均匀且细小。低质量的MLV中不规则的晶间边界会导致器件击穿电压降低和漏电流增加。在这种应用中，TVS二极管也很常见，作为MLV的替代品。TVS二极管虽然也具有快速响应，但并不具有MLV的重复触发能力。

在电路板级环境中，有些特定部分需要额外的加强保护，在这个基础上MLV会做一些延申。例如用于高数据速率ESD抑制、用于ESD同时提供滤波功能以及针对汽车电子中的特定瞬态抑制。

带热耦合熔断的压敏电阻

一般情况下，压敏电阻用于电子设备浪涌过压保护的效果很明显。但有一个问题是压敏电阻容易老化，这也是压敏电阻的通病之一。一旦压敏电阻在异常过电压下或到达寿命终点时，器件失效可能会导致热失控，从而无法实现压敏电阻的电路保护功能。

带热耦合熔断的压敏电阻就是为了防止此类情况发生而设计，压敏电阻通过混合设计将压敏电阻和热耦合熔断器集成到一个组件中，压敏电阻与热耦合熔断器串联连接，热耦合熔断器用于保护压敏电阻。当温度升高时，热元件开始融化，弹簧将压敏电阻安全地与电源线断开，避免重新连接。

在电压水平波动大，浪涌脉冲频繁的应用中，单个压敏电阻容易遇上热失控风险，带热耦合熔断器的压敏电阻比单个压敏电阻元件更安全。在光伏逆变器、工业电源以及大型照明系统中，这种更可靠的方案更受青睐。

压敏电阻的老化问题

带热耦合熔断的压敏电阻解决了器件老化后的失控风险，但压敏电阻容易老化这个缺点存在。为了延缓压敏电阻的老化速度，通常将其与陶瓷放电管一起使用。

将压敏电阻与陶瓷放电管并联可以尽量减小持续大电流后压敏电阻性能退化的问题。二者并联操作时。压敏电阻在放电管尚未导通之前开始动作，对过电压进行钳位泄放大电流，放电管导通后二者一起进行并联分流，减小压敏电阻的通流压力。陶瓷放电管通过帮助缩短压敏电阻通大电流的时间来延缓压敏电阻的老化。

将压敏电阻与陶瓷放电管串联也有相同的效果，整个串联支路的总电容可以减少很多，当没有过电压作用时，压敏电阻几乎没有漏电流，也能减缓压敏电阻性能的衰退。

小结

压敏电阻的选取要根据实际电路中的输入电压以及电压峰值来确定，压敏电阻虽然能够吸收很大的浪涌电量，但是不能承受毫安级以上的持续电流，这点在过压保护时也需要考虑。

审核编辑：彭静