理解MOV：金属氧化物压敏电阻核心指南
什么是MOV？并非每个项目都需要高电压供应。有时您需要为电路提供特定电压，甚至保护电路免受损坏。如果您需要保护电路免受大电流冲击、调节电压防止器件故障，这里是正确地方。几乎不可能为电路获取精确所需电压，幸好有解决方案：金属氧化物压敏电阻。理解MOV设计很容易，因其类似普通二极管。本文将提供选择正确MOV和为PCB构建MOV所需的一切。准备好了吗？开始吧。
标准MOV
什么是MOV
电子世界中各种应用需防高电流或高电压。例如电路需3.3V供电却获得5.5V，多余功率可能损坏元件。MOV在此发挥作用。我们说的MOV非指视频文件扩展名，而是金属氧化物压敏电阻。MOV是常见压敏电阻类型，用于电路保护。由氧化锌和其他金属氧化物(钴、锰等)混合组成，夹在两电极(金属板)间。MOV是保护各种重型设备免受短时电压冲击的关键元件。换言之，MOV是并联连接的二极管集合，形成二极管边界结。并联设计使其更好处理能量。若需更好电压额定值，则串联二极管。
带MOV的电路板
来源：Explainthatstuff.com
MOV：二极管集合
来源：Flickr
MOV也被视为可变电阻类型，随电路两端电压变化调节电阻。大电流通过时MOV电阻值下降，亦作为短路。因此MOV常与保险丝并联保护电路免受电压尖峰冲击。
压敏电阻S14K385
来源：Wikimedia Commons
MOV如何工作？
如前所述，MOV是随施加电压变化电阻的可变电阻类型。与电位器不同，MOV电阻随电压升高而降低，反之亦然。工作原理：正常工作时MOV电阻高，仅吸取微小电流。网络发生浪涌时，MOV超过钳位电压阈值吸取更大电流，从而消耗浪涌保护其他电子元件。但有个陷阱：MOV只能保护短时浪涌或电压尖峰。持续浪涌会损坏MOV和电路。反复暴露于高压尖峰会退化MOV特性。原因：每次浪涌钳位电压略微下降，久而久之可能损毁。庆幸有简单解决方案：大多数MOV与熔断器(热开关)串联。MOV从电路吸取大电流时熔断器动作。瞬变电压通过元件后，MOV为下一次做好准备。
MOV性能
该压敏电阻主要作为线路电压浪涌抑制器。电压低于钳位电压时不导电。若接收浪涌尖峰额定值超MOV承受能力，MOV将损坏。性能随时间下降，制造商图表给出寿命详细读数和图表：时间、电流、通过元件瞬变脉冲数。能量额定值也影响性能：能量额定值增加影响压敏电阻寿命，改变MOV能承受的瞬变脉冲数。并联更多压敏电阻可提高额定值改善性能。MOV响应时间优势：可在纳秒级短路尖峰。但元件引线电感和安装设计方法等特性影响响应时间。
损坏的MOV
电压浪涌抑制器
MOV规格参数
购买或制作MOV时需关注以下指标：
最大持续工作电压
MOV能承受的最大稳态直流电压。通常漏电流值应小于指定值。
压敏电压
选型时最大连续有效值电压应略高于预期供电电压。例如230V供电选260V RMS。
最大钳位电压
施加特定脉冲电流获得的最大峰值电压。允许MOV消耗和导通浪涌电流的电压。
浪涌电流
器件不损坏前能承受的最高峰值电流，通常在给定周期内发生。MOV必须分流浪涌电流同时允许正常电流为电路供电。
浪涌漂移
浪涌电流通过MOV后的电压变化。浪涌发生时降低额定钳位电压并产生电压变化。
能量吸收
特定波形下无重大问题可耗散的最大能量。可用预设值受控电路确定。能量用标准瞬变x/y表示：y为达到半峰值所需持续时间，x为快速上升时间。
电容
因MOV为两金属板间夹介质，表现为nF量级电容。尺寸越大电容越大。但浪涌事件发生前不影响交直流供电。
漏电流
设备中交直流电路流向地的电流为漏电流。也指压敏电阻在钳位电压以下工作时吸取的电流量。
响应时间
浪涌事件后MOV开始导通的时间。标准响应时间500皮秒。但多数瞬变电压上升时间较慢，无需比较响应速度。引线式MOV响应时间直接受电路影响。
最大交流电压
可持续施加到压敏电阻的最大有效值电压。选择最大有效值时应略高于实际有效值电压。
MOV电路
MOV多与保险丝并联。下图展示MOV在电子电路中工作原理。
MOV电路图
电路电压在额定范围内时MOV高阻。电压尖峰跨越MOV时电阻降至低值，电流通过电路而非MOV，形成短路。因此高压尖峰经MOV分流，保险丝熔断切断市电。瞬变电压情况下高压最终恢复正常，高电流持续时间不足以损坏保险丝，电压正常后电路恢复运行。若电路中发现损坏MOV，可能因多次高压尖峰所致。
如何制作MOV
可用金属氧化物陶瓷粉末和其他金属氧化物(如氧化铋、锰)制作MOV。最重要的是MOV由90%氧化锌和少量其他金属氧化物组成。需将金属氧化物陶瓷粉末保持完整在两电极(金属板)间。金属氧化物晶粒在每个二极管间形成二极管结，故MOV为多个二极管串联。施加小电压于金属板时可引起所有连接处反向漏电流。
浪涌保护器
MOV符号
压敏电阻符号与热敏电阻符号相似。主体为矩形对角线电阻符号，并联一小段附加标记，显示非线性本质。外观如下：
MOV符号
选择合适的MOV进行保护
了解MOV原理及如何保护电路免受瞬变电压后，看几个选择技巧：
- 首先确定持续工作电压，即施加在压敏电阻两端的电压。应选择最大直流或交流电压略高于施加电压的压敏电阻。通常选择额定电压比实际线路电压高10-15%的压敏电阻。若追求低漏电流，可用更高工作电压压敏电阻。
- 了解浪涌尖峰时压敏电阻可吸收能量量。可用简单实验确定：用浪涌时压敏电阻最大负载对照数据手册规格。实验完成后，选择耗散能量等于或略高于浪涌时所需能量耗散的MOV。
- 计算通过压敏电阻的浪涌电流。确保选择浪涌电流等效或略高于任何事件所需电流额定值的压敏电阻。
- 同样找到所需功率耗散。确保选择功率额定值等于或超过电路任何事件所需功率处理能力的压敏电阻。
- 若不确定功率、浪涌电流、能量额定值，始终选择功率、能量额定值、浪涌电流更高的器件。
- 最后根据允许的输入/输出最大电压值选择提供正确钳位电压的型号。确保电路能承受允许电压。
MOV应用
金属氧化物压敏电阻适用多种应用。可用于有电压尖峰风险的电路。浪涌保护和插座是MOV更常见应用。也可在连接市电的电源、各种通信线路、数据系统、数码相机、计算机、电力系统、PDA、MP3播放器中找到MOV。不太常见应用包括微波混频器用于检测、调制、变频。
浪涌保护电路
总结
选择合适的金属氧化物压敏电阻并非高深莫测。只需理解MOV工作原理和如何选择数值。压敏电阻在敏感电子电路中的作用是防止电压超过设定值，使其成为短路切断电流流动，防止过压损坏。对MOV有疑问或顾虑？随时联系我们，我们乐意帮助。
工业技术