電源保護(hù)的不同波形沖擊電流等效變換
SPD的沖擊電流試驗會碰到諸如820、10350、101000或2ms等不同波形,那么從對于SPD的破壞作用等效的角度看,如何進(jìn)行不同波形沖擊電流的峰值換算,有人主張按電荷量相等的原則進(jìn)行換算。按照這一原則,只要將兩種不同波形的電流波對時間積分,求得總的電荷量,令兩個電荷量相等,就可得到兩種波的電流峰值之間的比例關(guān)系了。
按照這一原則,不僅要知道兩個電流波形,還要知道當(dāng)這兩個電流波流入電壓抑制元件時,該元件兩端限制電壓的波形,然后將各個時刻對應(yīng)的電流值和電壓值相乘而得出功率波,再將功率波對時間積分得出能量,令兩個能量值相等,就可得到兩個電流峰值之間的比例關(guān)系了。這種變換方法考慮到了具體的非線性元件,但沒有考慮沖擊電流的熱效應(yīng)和電流值很大時的電動力效應(yīng)。實際上就氧化鋅壓敏電阻而言,它能承受的820沖擊電流的能量比承受2ms時的能量大。
使用壓敏電阻體破壞的電流密度J(A?cm-2)與沖擊電流波的時間寬度r(μs)之間的關(guān)系,在雙對數(shù)坐標(biāo)中大體為一條斜率為負(fù)值的直線,因而可用下面的方程式來表達(dá):
logJ=C-Klogr
式中,C和K是與具體器件相關(guān)的兩個常數(shù),可以根據(jù)實驗資料推算出來,于是就可以計算出這種產(chǎn)品能夠承受的不同波形沖擊電流的峰值了。
綜上所述,對于以壓敏電阻作為非線性抑制元件的SPD,為進(jìn)行不同波形沖擊電流之間的等效變換,應(yīng)以兩種不同波形(例820、10350)的沖擊電流對所選定的壓敏電阻進(jìn)行試驗,分別得出使試樣失效的兩個電流峰值,代入上式,求得常數(shù)C和K的具體數(shù)值,然后利用該公式進(jìn)行計算。試驗式不一定進(jìn)行到樣品開裂或穿孔,可將壓敏電壓變化達(dá)到-10%作為失效判據(jù)。
應(yīng)當(dāng)指出,就是不同企業(yè)、不同批次的壓敏電阻器,盡管尺寸規(guī)格相同,但實際能承受的沖擊電流(能量)的水平可能相差很大,因此必須對每批供貨逐批抽樣檢驗.
兩種不同破壞模式可以這樣解釋:時間很短的大電流在電阻體內(nèi)產(chǎn)生的熱量來不及向周圍傳導(dǎo),是個絕熱過程,加上電阻體的不均勻使電流的分布不均勻,這樣電阻體不同部位之間的溫差很大,形成很大的熱應(yīng)力而使電阻體開裂。當(dāng)沖擊電流的作用時間較長時,電阻體不均勻造成的電流集中,使電阻體材料熔化而形成穿孔。