MOV,英文缩写Metal Oxide Varistors,即金属氧化物压敏电阻。目前市场上应用于低压电器浪涌保护的压敏电阻多为氧化锌为主体材料的压敏电阻,它是以氧化锌为主体,掺杂多种金属氧化物,采用典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元器件。
压敏电阻具有对称的伏安特性曲线(如下图 1所示),电流随电压的增大呈指数增大。应用时,MOV一般并联在电路中,当电路正常工作时,它处于高阻状态不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到其导通电压时(压敏电压),MOV讯速由高阻态突变为低阻态,泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地,同时把异常过电压箝制在一个安全水平之内,从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。
在实际应用中,需要关注MOV几个比较重要的参数,下面分别作以简单的介绍。

图 1 MOV 伏安特性曲线
VM,Maximum Continuous Voltage,最大可持续工作电压,它定义为规定温度下可连续施加在MOV两端的电压。VM有交流与直流之分,最大可持续交流工作电压(VAC)为规定温度下可连续施加的交流正弦电压(总谐波畸变小于5%)的有效值。最大持续直流工作电压(VDC)为规定温度下可连续施加的直流电压。VAC及VDC测试电路如图 2 所示,对压敏电阻施加一定时间的电压VAC(VDC),压敏电阻的电流应保持在规定值(ID)以下,ID为压敏电阻的漏电流。

图 2 VAC,VDC测试电路
ID,Standby Current,待机电流,也称为泄漏电流,规定幅值和波形电压下所测的电流。如图 3所示,为ID的测量电路,测量ID的目的是为了验证在规定的范围内,可以施加在MOV两端的最大额定电压而不致引起流过元器件的电流过大。在该电压下的电流定义为待机电流或泄露电流,它应小于由制造商规定的最大值。测量时,不管负载阻抗大小电压均应保持在一个稳定值,电源应使用恒压源。不推荐采用将电压表连接在试品(DUT)的两端,因为泄漏电流会流过电压表从而可能引起泄漏电流的读数不准确。

图 3 ID测试电路
VC,Clamping Voltage,限制电压或钳位电压,规定大小及波形的脉冲峰值电流(IP)下测得MOV两端的电压峰值,压敏电阻一般施加8/20μs波形进行测量。VC一般衡量MOV的保护水平能力,即MOV限制瞬态过电压的能力。图 4 为VC的测量电路,图中虚线部分为波形发生电路,对压敏电阻施加8/20μs大小为IP的电流波,从示波器中读出压敏电阻两端的最大电压值即为压敏电阻的VC。在同样大小的IP下,所测VC值越小越好。
ITM,Single-pulse Peak Current,单次脉冲峰值电流,不引起MOV失效,可单次施加规定波形脉冲的额定最大值。除非另有规定,应采用8/20us波形,某些情况下也可施加额定线电压。ITM的测量电路如图3 所示,当在MOV两端施加完ITM后,检测MOV的各项参数是否正常,如MOV参数异常,说明ITM施加的过大,超出了MOV的浪涌承受能力。检测ITM的试验为破坏性试验,不建议将检测过ITM的样品应用于电路保护。
一般厂家在MOV的规格书上给出的是单次最大脉冲电流的参考值,有的也会给出两次可承受的最大浪涌脉冲电流,大家可以看出单次和两次的数值差别较大。我们在器件选型时要特别注意这个参数,由于UL等测试需要测试多次脉冲浪涌电流,所以在MOV选型时要根据MOV的降额曲线来选取合适通流容量的MOV器件。

图 4 VC 测量电路
VN,Nominal Varistor Voltage,标称压敏电压,在规定持续时间的脉冲电流(IN)下测得MOV两端的电压,通常制造商规定的VN标称值范围为±10%。
IN由MOV制造商规定,除非另有规定,通常采用1mA的矩形脉冲电流。VN的测试电路如图 5所示,当电流表读数为1mA时,电压表的读数即为MOV的压敏电压。为避免压敏电阻受热损坏,试验电流的施加时间应小于400ms,电源应为恒流源。不管负载阻抗大小,电源应保持在一个稳定值。VN的大小应落在厂家规定的范围内,否则为不合格。
由于压敏电阻为老化型元器件,即压敏电阻长期使用在电路里面,由于操作过电压、暂态过电压等会导致MOV老化,老化的表现是漏电流逐渐增大,压敏电压逐渐降低,进而导致MOV在电路里频繁的开关动作,从而加速MOV的老化,这是一个加速循环的劣化过程。我们在实际选用MOV时,要根据电路的实际应用场合及电压参数选择合适的压敏电压。压敏电压不能选择的太高,否则MOV的钳位电压较高会降低后级电路的保护作用。压敏电压(VN)也不能太低,太低MOV容易误导通,导致MOV易老化。

图 5 VN测试电路
以上为我们在实际应用中需要关注和测量的几个参数,MOV还有结电容,单次脉冲最大能量,最大持续功耗等参数,也可以作为参考点来衡量MOV特性好坏,一般不作为关键点考虑。如MOV应用于较高频率电路时才要考虑其结电容这个参数是否会对电路造成影响。另外由于厂家的制作工艺和材料不同,相同规格的MOV在某一参数上有所差异也属正常。
君耀电子(BrightKing)作为全球电路保护元器件领军厂商,可以为客户提供各种规格参数的MOV产品,如MOV尺寸从5mm到53mm,电压范围从18V到1800V,通流容量单体最大可做到70kA,普通型MOV及热保护型TMOV等。我们的产品通过了UL,VDE,CSA,CQC等权威机构安全认证,目前广泛应用于低压电器、家电、LED照明、通信等领域。我们可为客户提供前期选型技术支持、安规摸底测试、测试整改等服务,也可根据客户要求定制特殊规格MOV产品。

