Bourns IsoMOV 保护器重新定义了 MOV 保护技术

Bourns, Inc. 声称这是几十年来金属氧化物压敏电阻 (MOV) 设备设计中最重大的突破之一。新型 IsoMOV 保护器或混合保护组件 将气体放电管 (GDT) 功能直接集成到 MOV 本身中，以更小的封装提供更高的浪涌额定值，同时提高了耐用性。通过集成 GDT，它还解决了由漏电流引起的 MOV 退化问题，并延长了 MOV 的使用寿命。

IsoMOV 保护器具有更低的电容、极低的泄漏和高能量处理密度。交流电压额定值范围为 175 V 至 555 V。提供三种型号 - IsoM3、IsoM5 和 IsoM8，额定浪涌额定值分别为 3 kA、5 kA 和 8 kA。这些器件采用熟悉的径向磁盘 MOV 封装，直径更小，厚度稍厚。工作温度范围为 -40°C 至 125°C。

IsoMOV 系列的扩展温度范围和低泄漏使其非常适用于工业、电力线通信、高速信息和通信技术 (ICT) 设备，以及一系列恶劣环境或远程应用，在这些应用中既可以进行物理维修Bourns 说，执行起来具有挑战性且成本高昂。

Bourns IsoMOV 保护器（来源：Bourns Inc.）

“随着我们看到更复杂的电路和更小的组件尺寸趋于一致，电路保护必须迎头赶上这些趋势，因此我们需要不断设计越来越小的设备，而不会牺牲或损害设计人员所需的保护水平，最终，最终用户对电路保护的期望，”Bourns 电路保护营销总监 Lee Bourns 说。

同时，这些设计越来越容易受到闪电和电压浪涌造成的瞬态损害，并且随着电路中的单个组件变得越来越小并且可能无法处理尽可能多的功率或应对瞬态威胁，这种情况变得更加复杂他说，以及更大尺寸的设备。

Bourns 表示，MOV 继续被广泛用于过压保护，并且经常与 GDT 一起使用以延长 MOV 的使用寿命。“但它们并不总能满足紧凑的电路板空间和更小尺寸的要求。”

他补充说，这些不是像其他类型的电路保护器件那样的超小型元件，它们可以具有 0402 或 0201 甚至更小的占位面积。传统的圆柱形 GDT 尺寸为 5 × 5 mm 和 8 × 6 mm，当与 MOV 结合使用时，它们会占用大量电路板空间。

在许多情况下，设计工程师必须在性能较低、节省空间的组件或过度指定的设备之间进行选择，以满足他们的保护要求。“使用 IsoMOV 保护器，设计人员现在可以为其应用获得适当水平的浪涌保护，而无需在性能、尺寸、成本或重新设计方面做出任何妥协，”Bourns 说。

开始的地方

2019 年，Bourns 开发了一种GMOV 混合保护器技术，该技术使用一个分立的 FLAT GDT 和一个分立的 MOV，它们在一个封装中机械连接在一起。新的 IsoMOV 混合过压保护组件通过将 GDT 直接嵌入两个 MOV 盘之间，将这一想法提升到了一个新的水平。

Bourns 说，扁平技术 GDT 显着减小了 GDT 的占位面积，但还不足以解决所有不断发展的电路设计要求。

该公司在混合保护器技术上工作了几年。Bourns 的电路保护工程总监 Kelly Casey 说，它实际上源于几个公司项目，其中包括一个使 GDT 小型化的项目。但设计背后的想法实际上来自公司首席执行官 Gordon Bourns，当时他们正在讨论陶瓷电极 GDT。

集成设计的一个主要好处是它提供了通常在较大的传统 MOV 设备中发现的性能规格。这使设计人员能够根据其空间要求更好地调整浪涌保护性能，并允许他们升级其 MOV 过压保护以包括 GDT 隔离，而无需重新设计 PCB。

许多设计人员指定 MOV 的额定电压和浪涌电流要高得多，以确保设备不会承受断裂点，而其他设计人员则将 GDT 与 MOV 串联以消除泄漏电流并延长 MOV 的使用寿命，Casey 说。

“有很多工程师会过度指定这些产品以确保不会出现故障，”Casey 说。“他们会购买比实际应用所需的更高电压、更高额定电流的部件。”

有了 IsoMOV，设计人员就有了一些选择。他们可以选择更小的部件或保持相同的尺寸并获得更坚固的设计。例如，标准同类最佳 10-mm MOV 的额定电流为 2,000 安培 (A)，而 10-mm IsoMOV 的额定电流为 3,000 A，实际上与标准 14-mm MOV 相当（见表以下）。

IsoMOV 浪涌额定值与标准 MOV（来源：Bourns Inc.）

此外，凭借行业标准的引脚布局，IsoMOV 保护器以引脚对引脚直接替换的形式提供了对相同尺寸标准 MOV 的性能和可靠性升级。

该设计

通过将 GDT 和 MOV 组合到一个封装中，IsoMOV 允许 GDT 阻止可能导致过早故障的通过 MOV 的泄漏电流，从而使 MOV 本质上更加稳健，而无需在电路设计中添加额外的组件。

两个 MOV 磁盘之间有一个空腔，用于放置 GDT 功能而不会产生泄漏路径。MOV 磁盘有一个凹面，形成空腔，空腔中的玻璃材料具有多种功能。其中包括密封 GDT 腔室中的惰性气体，使两个 MOV 磁盘相互绝缘，让 GDT 发挥作用，并在 GDT 电极之间提供长泄漏路径，从而延长 GDT 的使用寿命。

IsOMOV 混合保护器的横截面（来源：Bourns Inc.）

此外，IsoMOV 器件改进的浪涌能力归功于独特的 EdgMOV 几何形状。它通过消除主要故障模式来提高 MOV 性能，主要故障模式是金属化边缘的烧孔，导致 MOV 短路。EdgMOV 几何结构通过将电流从边缘引开来消除这种故障模式。它还可以更好地分配浪涌能量，从而减缓 MOV 元件因浪涌而导致的老化。此外，更好的能量分布增加了单位面积的浪涌容量。

那么 IsoMOV 是如何发挥作用的呢？Casey 说，当瞬态发生时，IsoMOV 就像传统的 MOV 一样钳位电压，但由于 GDT 充当开关，因此 MOV 不必持续承受电压的恒定压力。

他说，GDT 是 IsoMOV 长寿的关键。“在其整个生命周期中，MOV 实际上只连接到电源线几秒钟。除了仅持续几微秒或几毫秒的闪电事件外，GDT 一直在承受该电压。”

“MOV 的一个问题是它们会随着时间的推移而泄漏。他们不喜欢高温，也不喜欢高湿度；所有这些都会驱动泄漏电流，”Casey 说。“当泄漏电流开始增加时，设备开始升温，并且随着设备升温，泄漏更多，进入失控状态。GDT 与被淘汰的 MOV 串联。”

然而，当您同时使用这些设备时，需要付出代价，即开启 GDT 的时间，通常小于 300 纳秒，Casey 说，在此期间会出现前端电压尖峰。他指出，分立 GDT 和 MOV 解决方案也会出现电压尖峰，因此这对于同时使用 GDT 和 MOV 的设计人员来说并不是什么新鲜事。“在绝大多数应用程序中，它绝对没有影响，因为它的持续时间很短。”

一旦瞬态（或闪电浪涌）结束，IsoMOV 将重置回其正常待机功能。“在这个设计中，MOV 随叫随到，但不是值班。它正在等待 GDT 在这些瞬态期间唤醒它，”Casey 说。

IsoMOV 混合保护器的设计（Bourns Inc.）

IsoMOV 保护器系列已通过 UL 1449 Type 5 认证。IEC 目前没有识别 IsoMOV 的标准，但 Bourns 正在与标准机构合作提交可以识别混合技术的更改。Casey 说，它可能会被纳入目前正在开发的 IEC 37B 中。

IsoMOV 保护器系列现已上市。关于零件编号只有一个警告。IsoMOV 零件编号由浪涌额定值指定，即 IsoM3-xxx (3 kA)、IsoM5-xxx (5 kA) 和 IsoM8-xxx (8 kA)，而不是基于它们的尺寸。

“我们不希望设计师考虑购买同等尺寸的尺寸，我们希望他们真正考虑尺寸和浪涌能力，这就是为什么我们按照我们的方式对它们进行编号，”Casey 说。单击此处获取数据表。有关混合保护设备的更多信息，请参阅一系列白皮书。

审核编辑 黄昊宇