一文解析MOV的工作原理及特性分析

1.简介

通常可以在任何电源电路的交流输入侧看到的蓝色或橙色圆形部分是金属氧化物压敏电阻或 MOV。可以将金属氧化物压敏电阻视为另一种形式的可变电阻器，它可以根据施加在其上的电压来改变其电阻。当大电流通过 MOV 时，它会降低其电阻值并起到短路的作用。为了保护电路免受高压尖峰的影响，因此通常将 MOV 与保险丝结合使用。在这篇文章中，我们将详细了解如何使用 MOV 以及如何使用它来保护您的电路免受设计中的电压尖峰的影响。我们还将了解 MOV 的电气特性以及如何根据您的设计要求来选择 MOV，让我们开始吧。

2.MOV的定义

MOV 只是一个可变电阻器，但与电位器不同，MOV 可以根据施加的电压调整其电阻。如果电阻两端的电压增加，则电阻会减小，反之亦然。这种特性有助于保护电路免受高压浪涌的影响，因此它们通常在电子网络中用作浪涌保护器。

3. MOV的工作原理

MOV 电阻在正常工作条件下会很强，它们会消耗很少的电流，但是当网络中出现尖峰时，电压会增加到拐点或钳位电压以上，它们会消耗更多电流，消散浪涌并保护设备器材。

MOV 只能用于防御短时间的浪涌，它们无法应对长时间的浪涌。如果 MOV 受到反复浪涌的影响，它们的性能会略有下降。每当它们遇到浪涌时，钳位电压就会略微下降，这也可能导致它们在一段时间后被破坏。MOV 通常与热敏开关/保险丝串联，如果吸收高电流以防止此类风险，则可能会触发该热敏开关/保险丝。让我们更多地谈谈电路中的 MOV 是如何工作的。

4.MOV在电路中的使用

与要覆盖的电路平行，MOV又名压敏电阻与保险丝一起被广泛使用。下图说明了如何在电子电路中使用 MOV。

当电压低于额定限值时，MOV的电阻会非常高，然后所有电流都流过电路，而没有电流流过MOV。但是，当主电压中出现电压尖峰时，当它与交流电源平行时，它会直接出现在 MOV 两端。MOV电阻值会被这个高电压降低到一个非常低的值，使它看起来像一个短的。

这会迫使大电流流过 MOV，这会使保险丝爆裂并将电路与电源电压隔离开来。有缺陷的高压在电压浪涌期间会很快恢复正常值，在这种情况下，电流的长度将不足以使保险丝熔断，当电压恢复正常时，电路恢复正常工作。但是，每次观察到尖峰时，MOV 都会通过缩短自身来短暂断开电路，并且每次都会用高电流损坏自身。但是，如果您在任何电源电路中发现 MOV 损坏，则可能是有几个电压尖峰通过了电路。

5.MOV构造

金属氧化物压敏电阻是一种电压依赖性电阻器，由金属氧化物陶瓷粉末（如氧化锌）和一些其他金属氧化物（如氧化钴、锰、铋等）制成。MOV 由大约 90% 的氧化锌和有限的其他金属氧化物的数量。在称为电极的两块金属板之间，金属氧化物的陶瓷粉末保持完整。

每个直接相邻元素之间的二极管结由金属氧化物颗粒产生。因此，一个 MOV 是大量串联的二极管。当您向电极添加小电压时，会通过结点产生反向漏电流。产生的电流最初会很小，但由于电子隧穿和雪崩击穿，当向 MOV 施加高电压时，二极管边界结会击穿。在下图中，显示了 MOV 的内部结构。

当通过连接引线施加特定电压时，MOV 压敏电阻开始导通，并在电压低于阈值电压时停止导通。MOV 有不同的格式，例如磁盘格式、带有轴向引线、块和螺钉端子的器件，以及带有径向引线的器件。为了提高功率处理能力，MOV 应始终并联连接，如果您想获得更高的额定电压，则应将其串联连接。

6. MOV的电气特性

为了更好地了解 MOV 的特性，让我们来看看 MOV 的各种电气特性。

•抗静电

MOV静态电阻曲线是用X轴MOV的电阻值和Y轴电压值绘制的。

上图为MOV的电压电阻曲线；电阻在标准电压下最高，但压敏电阻的电阻随着电压的升高而降低。该曲线可用于了解您的 MOV 在不同电压水平下的电阻有多大。

•VI 特性根据欧姆定律，线性电阻的 VI 特性曲线始终是一条直线，但对于可变电阻，我们不能假设相同.

。

MOV可以双向工作，因此具有双向、对称的特性。该曲线看起来与两个背靠背连接的齐纳二极管的特性曲线相同。当 MOV 不工作时，曲线呈线性关系，流过压敏电阻的电流几乎为零，电阻高到一定电压，比如 0-200V。随着我们在 200-250V 范围内增加外加电压，电阻减小，压敏电阻开始导通，开始流过几微安电流，这对曲线没有太大影响。

一旦上升电压超过额定或钳位电压（250V），压敏电阻变得高度导电，大约1mA的电流开始流过压敏电阻。当压敏电阻两端的瞬态电压等于或大于钳位电压时，压敏电阻的电阻变小，由于半导体材料的雪崩效应将其转变为导体。

•MOV的电容

我们已经认识到 MOV 由两个电极构成，它作为电介质运行，并具有电容器效应，如果不加以考虑，可能会影响系统的运行。根据也与其厚度成反比的区域，每个半导体压敏电阻都将具有一个电容值。

对于直流电路，电容值并不是什么大问题，因为在器件电压超过钳位电压之前，电容几乎保持不变。当电压超过钳位电压时，压敏电阻开始正常工作，不会产生电容效应。

MOV 的电容可能会影响 MOV 的整体电阻，从而在交流电路中引起泄漏电流。随着压敏电阻与待覆盖系统并联，随着频率的增加，压敏电阻的漏电阻迅速下降。MOV电抗值可以使用公式确定

Xc=1/2πfC

其中 Xc 为容抗，交流电源频率为 f。如上述VI特性曲线的非导通泄漏区域中所见，如果频率增加，泄漏电流也将增加。

7.如何选择合适的MOV进行保护

要为您的设备选择合适的单元，您应该了解 MOV 的不同参数数量。MOV 规范取决于以下信息：

• 最大工作电压：这是典型漏电流低于您指定的值的直流稳态电压。

• 钳位电压：浪涌电流开始被MOV 传导和消散的电压。

• 浪涌电流：它是可以给设备而不会对设备造成任何伤害的最大峰值电流；它通常以“电流”表示给定时间。如果发生浪涌电流，制造商建议移除系统，尽管该设备可以处理浪涌电流。

• 浪涌偏移：如果系统出现尖峰，则额定钳位电压降低，浪涌偏移称为浪涌后电压的变化。

• 能量吸收：在特定波形的给定峰值脉冲周期内，MOV 在浪涌期间可以消耗的最大能量。您可以通过在特定稳压电路内运行具有唯一值的所有设备来评估此值。在标准瞬态 x/y 中，通常表示能量，其中 x 是瞬态上升，y 是达到其半峰值的时间。

• 响应时间：浪涌发生后压敏电阻开始导通的时间，在某些情况下没有准确的响应时间。标准响应时间始终设置为 100nS。

• 最大交流电压：它是可以给压敏电阻恒定的最大RMS 线电压，最大RMS 值应选择略高于实际RMS 线电压。正弦波的峰值电压不应与最小压敏电阻重叠，否则可能会降低组件的使用寿命。在产品描述本身中，制造商可以定义我们可以提供给系统的最大交流电压。

• 漏电流：当压敏电阻工作在钳位电压以下时，它是在网络中没有浪涌时压敏电阻吸收的电流量。在给定的工作电压下，通常会在整个系统中定义漏电流。

8.MOV的应用

MOV 可用于保护不同类型的设备免受各种类型的故障影响。它们可用于交流/直流电路中，用于单相线对线保护和单相线对线和线对地保护。它们可用于电机驱动设备，用于晶体管、MOSFET 或晶闸管和接触电弧保护中的半导体开关保护。

MOV 可用于在实施时可能出现浪涌或电压尖峰的任何电路中。MOV通常用于浪涌保护适配器和带、市电连接的电源、电话和其他接触线、工业高能交流线路保护、数据或电力网络、通用电子设备保护，如手机、数码相机、数码个人助理、MP3 播放器和笔记本电脑。

在某些情况下，还会使用 MOV，例如用于调制、检测和频率转换的微波混频器，这不是最常见的 MOV 应用。

9.MOV保护电路

既然我们已经讨论了 MOV 是什么以及如何使用它来保护您的电路免受电压尖峰的影响，让我们以一些在设计电路时有用的设计技巧来结束这篇文章。

您必须选择与施加电压匹配或略高于施加电压的最高交流或直流电压的压敏电阻。选择 MOV 的第一步是确定将通过压敏电阻提供的连续工作电压。通常选择最大额定电压比实际线路电压高 10-15% 的压敏电阻是正常的，因为供电线路通常具有电压变化容差。在某些情况下，如果您希望在可用的安全级别最低的情况下实现极低的泄漏电流，则可以使用具有更高工作电压的压敏电阻。该比率将包含在它们的电压值中。

• 找出变阻器在波浪发生时消耗的能量。这可以通过使用环境浪涌期间压敏电阻的所有绝对最大负载和数据表中给出的要求来计算。您可以选择能够耗散更多能量的压敏电阻，该能量等于或略大于电路在浪涌期间可能产生的能量耗散。

• 使用压敏电阻测量峰值瞬态电流或浪涌电流。为了确保其正常工作，您应该选择浪涌电流额定值等于或略大于电路将导致的事件所需的电流额定值的压敏电阻。

• 您还可以决定所需的功耗，并选择额定功率等于或最好超过电路可能产生的事件所需的功率处理能力的压敏电阻。类似于上述所有属性。

• 如果您不确定外壳的因素，谨慎的做法是选择具有更高强度、浪涌电流和能量额定值的系统。通常以大于预测事件的方式选择功率、浪涌电流和能量额定值。

• 选择能够提供必要钳位电压的型号是最后一步，也是最重要的一步。根据估计的峰值电压值，您可以选择允许在某个情况下看到电路的输入或输出的钳位电压。这将是您的电路下行将感受到的最大电压，您应确保您的电路能够承受此电压。

10. 常见问题

1、什么是金属氧化物压敏电阻？

金属氧化物压敏电阻或 MOV 是一种电压相关的非线性器件，可提供出色的瞬态电压抑制。金属氧化物压敏电阻旨在保护各种类型的电子设备和半导体元件免受开关和感应雷电浪涌的影响。

2.金属氧化物压敏电阻（MOV）如何工作？

当电压超过一定限度时，它们被设计成完全短路。基本上，它们是电压钳。压敏电阻基本上就像一个“可变电阻器”，具体取决于电压水平。

它们与线路电压并联使用，因此它们会导致它们之前的保险丝或断路器被熔断/跳闸。这被称为“撬棍”，因为它就像在火线和中性交流线路上扔一根撬棍。

多个 MOV 通常用于廉价的插排，以保护设备免受电压尖峰的影响。随着每个 MOV 停止一个尖峰，由下一个 MOV 来停止下一个电压尖峰。

3. 金属氧化物压敏电阻的额定电压是什么意思？

它是该部件设计的最大工作电压（以交流电压为单位）。例如，额定电压为 125 或 130V的部件设计为从 120V交流电源的线路连接到中性线和/或线路到接地。MOV 是在您达到它们很快开始导电的电压之前几乎不导电的设备。

它们是对称的，有点像反并联齐纳二极管。由于 120 VAC 正弦波的峰值电压约为 170V，因此额定跨 120 线工作的 MOV 必须具有高于 170V的击穿电压，并具有相当大的安全裕度。例如，一个 125 VAC MOV 将瞬态电压钳制在大约 220V。

4. 金属氧化物压敏电阻有什么作用？

压敏电阻，也称为金属氧化物压敏电阻 (MOV)，用于保护敏感电路免受各种过压情况的影响。本质上，这些电压相关的非线性器件具有类似于背靠背齐纳二极管的电气特性。

5. MOV 在电路中起什么作用？

金属氧化物压敏电阻 (MOV) 是一种电压抑制器件，可过滤和钳制电路中的瞬态。

6、如何选择金属氧化物压敏电阻？

例如，为此选择 MOV 或硅压敏电阻，对于电压，其最大连续 RMS 电压额定值应略高于最高预期电源电压，例如 120V电源为 130V RMS，230V电源为 260V RMS供应。

7. 如何计算 MOV？

MOV 的电流额定值可能是 SMPS 额定值的两倍，这意味着如果 SMPS 的功率在次级额定为 24 瓦，则初级可以计算为 24/285 = 0.084 安培，因此 MOV 电流可以是任何地方高于 0.084 x 2 = 0.168 安培或 200mA。

8、金属氧化物压敏电阻如何失效？

这种故障模式可能是由长时间过电压引起的，例如从无功负载切换或连接到交流电源的 MOV 热失控。如果 MOV 在高于其额定电压的稳态条件下运行，则可能出现开路故障。

9. 什么是MOV浪涌保护器？

在最常见的浪涌保护器类型中，称为金属氧化物压敏电阻或 MOV 的组件会转移额外电压。通过这种方式，MOV 仅转移浪涌电流，同时允许标准电流继续为连接到浪涌保护器的任何机器供电。

10. 当压敏电阻失效时会发生什么？

压敏电阻需要吸收由临时过电压、开关浪涌或雷电脉冲沉积的能量。能量吸收能力可分为热能吸收能力和脉冲能量吸收能力。

编辑：黄飞