限压型电源SPD脱离器动作灵敏度的探讨.doc

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1、限压型电源SPD脱离器动作灵敏度的探讨深圳科安达电子科技股份有限公司唐斌郑捷曾摘要本文从限压型电源SPD失效的原因和脱离器原理进行分析，对提高脱离器动作灵敏度进行探讨，经试验总结，提出一种提高脱离器动作灵敏度的方法，有助于进一步提高电源SPD在使用中的安全性。Summary:ThispaperanalyzesthefailureofthelimitingvoltageofthepowersupplySPDandtheworkingprincipleofdecoupler,alsodiscusstheimprovmentofthedecouplersensibility.Bysummingup

2、thepreviousexperience,weproposeawaytoimprovethedecouplersensibility,inordertoenhancethesecurityofthepowersupplySPDinapplication.关键词压敬电阻，脱离器，过电压，热崩溃Keywords:Metaloxidevaristor(MOV),Decoupler,Overvoltage,Thermalbreakdown前言限压型电源SPD被广泛应用于各种电子、电器设备的雷电防护，从使用安全考虑，电源SPD中设有脱离器以提高产品的安全性，防止或减少各类事故。作为限压型电源SPD核

3、心部件的氧化锌压敏电阻，因其失效时多呈短路状态,因此，安装在电源线上的限压型电源SPD在失效前应及时脱离被保护电路，避免工频短路电流通过SPD引发事故；可见，SPD内脱离器动作时间（灵頌度）是一个重要的指标。为此，如何提限压型电源SPD的脱离器动作灵敬度是广大SPD制造商所期望解决的问题。1、限压型电源SPD失效原因分析限压型电源SPD失效的表观现象，大体上可分为部件老化失效和遭遇暂态过电压破坏两种类型。（1）部件老化失效，是指SPD的关键部件压敏电阻因使用吋间过长、受到超负荷的雷电流冲击或者本身存在缺陷，造成压敏电阻的漏电流逐渐增加且集中流入薄弱点，薄弱点材料融化后形成短路孔（如图1所污,

4、使流入短路孔的工频电流不断增大，最终形成热崩溃而击穿损坏。由于老化是一个渐进的过程，流过压敏电阻的电流是逐步增加的，在压敏电阻内有热的积累和传递过程而出现热平衡；只要脱离器的热熔接点与压敏电阻有良好的接触，就有足够的时间让脱离器动作，可以通过氧化锌压敏基片的小电流试验得以证实。T

5、T图1压敏电阻击穿热成像图以34S621K的压敏电阻作为试验的主体，将压敏电阻的裸片焊接好电极,采用垂直悬空的方式连接在热稳定试验台上，然后进行小电流试验。图2是采用80mA进行热稳定试验的时间、温度曲线。图280mA电流试验时间一温度曲线开始时表面温度65.8°C，熔断时表面温度316.0°C,加电流至熔断时累计

6、时间：54S根据（图2）进行分析可以看出：当在压敏电阻两端加载恒定的80mA电流时，压敏电阻的整体温度基本上是随时间变化呈斜线线性均匀上升，经过54S的时间，整个压敏电阻的温度达到316.0°C,这时，芯片上的焊接金属电极片的焊锡己经完全熔化，压敏芯片与金属电极片也能够脱离。从上面这个试验来看,当给压敏电阻加载小电流初始阶段，压敏电阻基本上不会出现击穿的现象，并且能够随时间变化基片温度也随其升高，如果在压敬电阻上串接热敬脱离器，其热熔脱离温度设置在150-180°C之间，这样压敏电阻被热击穿前有足够的时间脱离电路。（2）暂态过电压破坏，这是指当电网出现故障或电源电压异常波动时，较强的、持续时

7、间较长过电压施加在SPD上，流经SPD的工频电流瞬间增大，使SPD的关键件压敬电阻瞬间击穿、崩溃，导致更大的工频电流涌入SPD,出现局部高热、甚至起弧的现彖。通过压敏电阻的大电流试验可以分析这种情况。同样采用34S621K的压敏电阻作为试验的主体，将压敏电阻的裸片焊接好电极，采用垂直悬空的方式连接在热稳定试验台上，然后施加10A的工频电流，压敏电阻基片6S击穿后（图3际）,延长10S断电。通过试验我们从图4可以清楚地看到，压敏电阻芯片在大电流的作用下，从温升到击穿的时间非常短暂，在被击穿部位附近的温度高，与周围表面温差比较大，需要经过十几秒的时间才能达到基片整体的温度平衡。图3压敏电阻基片1

8、0A电流试验的时间一温度曲线n>图4压敏电阻10A电流试验热成像图通过SPD核心部件压敏电阻的大电流试验可以看出，当SPD遭遇暂时过电压而大电流导通时，压敏电阻被击穿损坏的时间非常短暂，且瞬间出现局部高热或起弧，此时热敏脱离器可能因热熔接点温度不够而未动作。为避免或减少这种情况发生时导致事故，目前，一般在限压型电源SPD前串接断路器或熔断器；由于选用断路器或熔断器时需考虑其通过浪涌电流的能力，因此，一般采用3