压敏（MOV）在电机上的应用剖析

一前言

有刷直流电机是一种较为常见的直流电机。它的主要特点包括：

1.结构相对简单，由定子、转子、电刷和换向器等组成；

2.通过电刷与换向器的接触来实现电流的换向，从而使电枢绕组中的电流方向周期性改变，保证电机持续运转；

3.具有调速性能较好等优点，可以通过改变电压等方式较为方便地调节转速。

有刷直流电机在许多领域都有应用，比如一些电动工具、玩具、小型机械等。但它也存在一些缺点，比如电刷和换向器之间的摩擦会导致磨损和能量损耗，需要定期维护和更换电刷，同时电刷在工作时可能产生电火花，在一些特殊环境下存在一定局限性。随着技术的发展，无刷直流电机等新型电机也逐渐得到广泛应用，但有刷直流电机仍因其自身特点在一些场景中发挥着重要作用。

有刷直流电机在汽车电子上也应用广泛，如图示例：

二常见问题和方案

电机上的EMI问题如附骨之疽，主要原因是电机碳刷换向会产生拉弧与瞬间浪涌，这样会导致两个结果：

1.瞬间浪涌会破坏线路路径上的其它敏感器件；

2.EMI的噪声超标，无法满足EMI测试要求。

根据以往的经验，我们会使用BDL滤波器，来抑制碳刷转动产生的高频辐射，但针对不同品质的电机以及应用场景，单单使用BDL滤波器可能达不到想要的效果，因此我们引入了压敏(MOV),下面我们详细介绍压敏（MOV）:

三原理

【压敏(MOV)原理】：

压敏内部材料是由微粒状的氧化锌颗粒和绝缘材料组成具有非线性压电效应的复合材料。正常情况下，这些导电颗粒之间由于绝缘材料的存在而隔离开来，电阻非常高，无电流流过。

当外界施加电压时，压敏的电阻也会相应的发生变化，当未达到最小流过电流、电压时器件无电流流过，但当电压增加并超出最小流过电压时电流就可以完全流过器件。

四同类型产品差异

结构上，TVS为半导体晶圆塑封工艺，主要靠晶圆PN结特性工作，压敏为内部烧结的复合金属氧化物填充，利用烧结后微晶粒与高电阻晶界层的非线性电压特性工作。

压敏这样的结构会使得压敏可以有更高的寄生电容，在实际使用中压敏约等于普通TVS并联电容， 压敏在应用中可以比同等TVS方案减少2-5个滤波电容。

五产品主要参数

【Vrms/Vw】：

可持续加在压敏电阻器两端而不会引起压敏电阻器动作的最高电压。

【IL】：

给压敏电阻施加最大不动作电压（Vrms/Vw）时流过的电流。一般要求静态漏电流Il≤20μA（也有要求≤10μA的）。

【V1mA】：

在标准测试条件和直流1mA电流下， 施加在压敏电阻两端的电压。近似于拐点电压。

【Vc】：

将波形为8/20μS的脉冲电流 ，按规定的电流峰值施加在压敏电阻上,其两端的电压峰值称为限制电压。

【IPP】：

施加给压敏电阻波形为8/20μS的脉冲电流，时间间隔2分钟，同方向施加两次，使压敏电压变化率在±10%以内的最大电流峰值。

六实际案例（SMD封装）

七实际案例（DIP封装）

八推荐选用

实际应用时不同电机的大小与功率都有差异，小电机空间有限且浪涌持续时间短可以选用SMD贴片封装产品。

大电机功率很大，面临的浪涌也更严峻，这个时候就需要用到DIP插件类型压敏(MOV)，插件类型的压敏(MOV)尺寸更大有更强的浪涌通流能力，应对大浪涌时有更强的防护能力保证器件的安全性。

九推荐选用

1.无措施测试数据

2.压敏(MOV)+BDL滤波器测试数据

十压敏（MOV）器件分析

1.优点：

（1）价格便宜；

（2）发展时间长，工艺成熟；

（3）通流较大；

（4）响应速度较快；

（5）单器件可减少2-5颗滤波电容。

2.缺点：

（1）尺寸较大，不利于集成电路使用；

（2）寄生电容大，不适合高速信号线。

3.注意事项：

（1）压敏电阻使用环境温度不能超出规格范围；

（2）不要用酮类、酯类、苯类、卤代烃等强极性溶剂清洗产品；

（3）不要对产品施加压力、冲击，避免器件表面树脂破损；

（4）对引线进行弯曲、切断加工时，需要固定元件端引线，折弯距离引线绝缘部分至少留有2mm空间。

十一总结

针对不同的测试标准和应用场景，要选择合适的元器件，以此达到事半功倍的效果，特别是针对EMC问题，有专器专用的说法，本文通过对压敏器件的介绍，给广大工程师在解决有刷直流电机问题上多提供了一种方案，希望对大家有所帮助。