片式压敏电阻技术SMD VARISTOR

一、何谓片式压敏电阻SMD VARISTOR：

每天人们使用电子产品时(如手机、PDA、计算机等)，都可能引起不同程度的静电放电影响。这些短暂的ESD，包含于IEC 61000-4-2试验中，值得注意的是，通过生产过程中的产品并不一定保证能通过最终消费者的手中。因此，附加的ESD保护装置，如ESD抑制器是必要的。

SFI的突波吸收器、瞬时电压抑制器能够藉由限制突波电压及吸收能量而可靠的保护电路系统免于过激电压的侵害，它们通常被用于保护半导体，以确保电磁兼容并且抑制由静电放电所引起的瞬时性冲击；换句话说，它们有更大的突波电流及突波能量处置能力，同时也能够削减电磁干扰和射频干扰，因此使用SFI的突波吸收器、瞬时电压抑制器是一个安全、低成本的保护方法。

■突波电压之来源：

1.直接雷击所产生的突波

2.接地不良所产生的突波

3.各种磁性所诱发的突波

4.因雷击间接诱发的突波

5.开关电源所产生的突波

6.静电特性所诱发的突波

二、片式压敏电阻SMD VARISTOR动作原理及效用：

突波无法被阻止，因为它包含的能量太强。由于这种原因，保护敏感电器设备免受突波损坏的策略是把突波从设备外分流。理想的突波吸收器在电力在线应是察觉不到的，而当电压达到一定的限值时应立即动作，分流多余的能量入大地。

SMD VARISTOR 工作原理正是如此，它一直静止在电源在线或数据传输在线，直到突波出现它才动作。当电压达到预先设定的伏特数时SMD VARISTOR立即动作，反应时间约为0.5毫微秒(ns)。SMD VARISTOR在反应的一瞬间，MOV的电阻从完全绝缘值(10⁹Ω)降到近乎零奥姆(3~5Ω)，使瞬态过电压找到了进入大地通路导引电流远离敏感的电气设备，而电气设备继续接受正常的电压。

如果一个电器设备承受突波的次数少了，使得运转更平顺、不再过热，低耗能是合乎逻辑的。然而，尽管有些突波吸收器的生产厂家大力宣称节能的效果，实际上并没有一个客观的或国际级机构发表过综合研究证实突波吸收器可节省电费。不过有一点已被证实，如果机器设备受到保护，免受突波的损害，机器的寿命可延长30％。

三、片式压敏电阻SMD VARISTOR特性简介：

■1.反应时间快速。 

2.低漏电流。

3.低的Clamp Voltage与工作电压。

4.抑制电压特性之稳定执行能力。

■应用范围    

1.保护IC、二极管、晶体管、闸流体、屏遮半导体及其它半导体等电子组件。

2.抑制消费性电子及工业用电子产品内部主电源所产生的瞬间突波。　

3.抑制电子线路上内发性的突波。　

4.通信、量测及电控等电子器材之突波保护。

  5.使用于I/O interface circuits，作为ESD防护用。

  6.补助Power Line filter之功效(箝制电压)。

四、片式压敏电阻SMD VARISTOR规格特性简介：

【Working Voltage AC to DC】

公式：V_rms/ 0.707 =V_DC

范例：当Working Voltage AC=6.0V => DC=6.0/0.707=8.5

【Breakdown Voltage】V_BDV

Breakdown Voltage系以一定的电流Ic(0.1mA或1mA)于一定的时间内通过压敏电阻量取之电压。约为V_DC的1.3~1.4倍。

【非线性指数(即α值)】

电压-电流特性系由公式I=KVα所定义的，  K是一几何常数α是非线性指数。吾人通常截取二点(V1,I1) (V2,I2)来计算其α值，公式为α=(logI1/I2)/(logV1/V2) I1及I2系电压等于V1及V2相对应之电流值。

【抑制电压Clamp Voltage】V_clamp

抑制电压系以一定之标准冲击电流Ip(8x20μsec)于Varistor二条引线端点之间所量得的电压Vp。该电压值同时也是Varistor发挥其保护功能的一项指针。

【耐突波电流即突波耐量】Peak Current

  突波耐量乃压敏电阻以一定标准冲击电流(8x20μsec)冲击1次或2次时，Breakdown Voltage之变化在10%以内的脉冲电流

t1=8，t2=20 for===è8x20μsec           

t1=10，t2=1000 for ==è10x1000μsec

【能量(即焦耳值)】Energy Absorption (MAX)

  表示一次脉冲之能量，亦即以10x1000μsec冲击一次而Varistor之变化仍在10%以内之焦耳值。

其公式：

E=K x Vm x Im x T

E：能量(焦耳)

K：常数，约等于1.4。

Vm：电流在Im时抑制电压。

Im：允许之10x1000μsec单一突波电流。

T：突波电流延续时间(1000μsec)。

【电容值】1KHZ

电容值系以一定的频率于引线端点之间所量得的参考值。

五、如何选用片式压敏电阻SMD VARISTOR FOR RD：

a.计算电源电路电压变化量是否小于所安装VARISTOR的崩溃电压V_BVD。

b.评估电路中零组件耐突波电压大小。

c.计算电路中突波电流并由VARISTOR中I-V特性曲线中找出V_clamp(Clamp voltage)及V_clamp时的工作电流(I_clamp)。

d.由V_clamp及I_clamp并依突波时态(8*20μs)波形可计算出此VARISTOR所消耗的功率(joules)。

e.比较线路消耗功率(joules)需小于VARISTOR规格功率值，以免本身遭烧损。

▲其它选用Varistor应考量电性功能参数？
优先考量选用Varistor要注意寄生电容（parasific capacitance）一般寄生电容在100~3000PF，如用在PWR Line或telephone line对寄生电容要求不作考量，但对high speed data link需作考量，因在high speed data link不能承受过大电容性负载变化。

六、运用不良问题探讨：

1.检查VARISTOR的突波耐量和脉冲寿命是否足够。

2.检查受保护电子产品所使用电源的变动(稳定)程度。

3.检查VARISTOR的能量和能量寿命是否足够。

4.检查下列关系：

线路组件之耐电压V_MAX>VARISTOR的V_clamp(1A)  >真正在线路产生之V_clamp(?mA)  > VARISTOR的V_BVD >组件之工作电压V_WORK

5.检查VARISTOR于工作状态下是否损失其电容值。

6.若出现问题先检查是否漏电流太大之原因。

7.检查VARISTOR连接方式及位置是否适当。

8.检查接地线之连接状况。

七、片式压敏电阻SMD VARISTOR特性FOR LAYOUT：

SMD VARISTOR的体积和位置直接影响通过电压，即进入设备的过电压。SMD VARISTOR一般与被保护的设备并联安装，为接地提供低阻抗通路，阻抗越低，进入设备的过电压越少，所以内部阻抗越小越好。因此.SMD VARISTOR和PCB之间的接线阻抗越短越好，是直线，不要弯曲，在15厘米内。

接地是指电路或设备与大地是导通的。接地是所有电源或信息网络系统必要的条件。所有的电压和信号都是以地为参照点的。突波吸收器的作用就是将破坏性的突波分流进入大地。但是目前大多数设备均没有很好的接地系统。接地线电阻越小，对强电流导地越有利。对于大多数计算机系统来说，小于 5奥姆的接地电阻是最适宜的。