壓敏電阻的作用原理:
壓敏電阻其阻值是受電壓影響而變化的,這種變化不是線性的變化(需要看圖不能代公式的哈)。壓敏電阻有一個(gè)閾值電壓,低于閾值電壓的話,電阻值比較大,如果高于閾值電壓,其阻值會(huì)變得很小。利用壓敏電阻的這一特性可以用作電路的后級(jí)保護(hù),如下圖:
這是一個(gè)典型的應(yīng)用,從圖中我們可以看到壓敏電阻跟后級(jí)負(fù)載是并聯(lián)的關(guān)系,既然是并聯(lián),那就不會(huì)影響后級(jí)的負(fù)載功能。正常情況下,壓敏電阻是工作的,那啥叫工作啥叫不工作呢?
不工作代表個(gè)這個(gè)電阻在電路中不起作用:可以從電路中刪除該元件,換句話說(shuō),就是當(dāng)阻值無(wú)窮大時(shí),我們理解為電流無(wú)法通過(guò),電路斷開狀態(tài)。實(shí)際上很難達(dá)到這個(gè)狀態(tài),只是阻值大,通過(guò)的電流小,消耗功率小,對(duì)電源影響不大,我們就認(rèn)為他不工作。
反過(guò)來(lái),工作狀態(tài)就是,假如我們選的壓敏電阻的閾值電壓是24V,而VCC提供的是12V電壓,這個(gè)時(shí)候來(lái)了一個(gè)異常的沖擊能量(雷擊or靜電)導(dǎo)致A點(diǎn)的壓降遠(yuǎn)高于24V,那么壓敏電阻的阻值會(huì)瞬間拉低,導(dǎo)致大部分的能量通過(guò)壓敏電阻對(duì)地構(gòu)成的回路進(jìn)行泄放,從而起到保護(hù)后級(jí)的作用。
壓敏電阻的參數(shù)特性由誰(shuí)決定的呢?
當(dāng)然是后級(jí)電路決定的,這么講太籠統(tǒng)了,那么后級(jí)電路決定的,你該怎么選壓敏電阻的參數(shù)呢?又兩眼一抹黑了,后級(jí)電路一般是由電阻電容及芯片構(gòu)成的,電阻網(wǎng)絡(luò)是可以短時(shí)間耐壓的,比如電阻一般的損壞都是燒壞的,長(zhǎng)時(shí)間、大電流導(dǎo)致,而異常沖擊是個(gè)瞬間的能量,電阻不需要壓敏兄弟的幫忙也能扛得住,再就是電容了,一般可以通過(guò)設(shè)計(jì)的時(shí)候采取放余量來(lái)實(shí)現(xiàn),比如5v的電路,我選個(gè)16V的電容就是了。那么扛不住的就是芯片了,而且芯片手冊(cè)會(huì)有個(gè)參數(shù)來(lái)描述芯片能扛住的最大瞬間沖擊,可以根據(jù)它來(lái)選壓敏電阻。
真實(shí)的電路等效模型下,能量是如何被釋放掉的呢?
A點(diǎn)是能量沖擊的切入點(diǎn),它是踩在24V的肩膀上的,它能到達(dá)的電壓尖峰有多高,完全看仨兄弟的并聯(lián)阻值有多大了(內(nèi)阻、壓敏、負(fù)載三者并聯(lián)效果),當(dāng)來(lái)了一個(gè)沖擊能量,其電壓超過(guò)壓敏電阻的閾值后,壓敏電阻的阻值瞬間下降,該回路電流變大,消耗瞬間的沖擊能量,從而起到保護(hù)后級(jí)的效果。
實(shí)際的壓敏電阻是有平臺(tái)電壓效應(yīng)的
沒(méi)加壓敏電阻之前,沖擊的波形是這樣的:
加了壓敏之后的沖擊波形可能是這樣的:
波形中的平臺(tái)一般叫平臺(tái)電壓,這個(gè)時(shí)候單純的使用壓敏可能無(wú)法解決問(wèn)題,就需要使用齊納二極管、放電管這些器件配合使用了。每個(gè)器件都有一個(gè)最小響應(yīng)時(shí)間,我們可以根據(jù)需要增加齊納二極管來(lái)確保耐壓是在芯片的最高瞬間安全耐壓以下的。