如何对压敏电阻进行测量?方法是什么?
一般的选择方法:压敏电阻器的标称电压值应是加在压敏电阻器两端电压的2~2.5倍。另外,还应注意选用电阻温度系数小的压敏电阻器,以保证电路的稳定。
测量压敏电阻(Varistor),主要是为了评估其关键的电压-电流特性(尤其是压敏电压 Vnma 和漏电流 Il)或判断其是否损坏。以下是常用的测量方法和步骤:
核心概念: 压敏电阻在正常工作电压下呈现高阻态(电阻非常大,漏电流很小),当电压超过其压敏电压 Vnma 时,电阻急剧下降,形成“箝位”保护作用。
一、 简单判别法(判断是否短路/开路/严重老化)
这种方法主要用于快速判断压敏电阻是否明显损坏。
- 断电与隔离: 确保压敏电阻所在的电路完全断电。最好将其从电路板上拆焊下来进行独立测试,避免并联电路干扰。
- 目视检查: 仔细查看压敏电阻外观。是否有明显开裂、烧焦、穿孔、鼓包等物理损伤?如果有,基本可以判定损坏。
- 使用数字万用表 - 电阻档:
- 测量步骤: 将万用表拨到最大量程的电阻档(通常是 20MΩ 或 200MΩ)。用表笔测量压敏电阻两端的电阻值。
- 分析结果:
- 电阻值无穷大/溢出 (OL): 这不代表损坏! 好的压敏电阻在低压下的电阻极高(远超万用表的量程),测出来开路是正常的。
- 电阻值为 0 或很低 (几欧姆到几十千欧姆): 这通常是严重损坏(内部短路)的迹象。
- 电阻值在兆欧级别但不是无穷大: 正常。但这只是说明没有短路,不能完全保证性能良好(漏电流可能很大或压敏电压可能偏移)。
- 结论: 如果测量结果是开路(OL),需要进一步测试(方法二或三)才能确认好坏。如果测量结果是短路或低电阻,则判定损坏。
重要提示:普通万用表的电阻档无法准确测量或判断压敏电阻的正常性能!因为它施加的测试电压太低(通常仅几伏),远低于压敏电压。
二、 专业测量法(测量压敏电压 Vnma 和漏电流 Il)
这是评价压敏电阻性能的关键方法,需要专用设备或搭建简单电路。
A. 测量压敏电压 Vnma
-
所需设备:
- 可调直流稳压电源: 能够提供高于预计 Vnma 的电压(通常几百伏到上千伏)。
- 直流电流表 (或万用表的直流电流档): 能够测量 mA 级的电流。
- 限流电阻 (可选但推荐): 一个功率足够大的电阻(例如几 kΩ 到几十 kΩ),串联在回路中,防止电流过大烧毁样品。
- 安全隔离设备:如绝缘手套、测试探头夹等。
-
测试电路搭建:
[稳压电源 "+"] ---> [电流表 "+"] ---> [限流电阻 R] ---> [压敏电阻 MOV 引脚 A] | [稳压电源 "-"] <---------------------------------------- [压敏电阻 MOV 引脚 B] <--- [电流表 "-"] (如果电流表串联在负端)- 或:电流表直接串联在稳压电源正极输出与 MOV 引脚 A 之间,限流电阻可在电流表之前或在 MOV 引脚 B 之后。
-
测试步骤:
- 初始设置: 将电源输出电压调到最低(通常为0V)。
- 缓慢升压: 极其缓慢地、平稳地增加电源的输出电压,同时密切监视电流表的读数。
- 捕捉转折点: 当电流值达到规定值(常见为 1mA)时,立即读取并记录此时电源输出的电压值。这个电压值就是该压敏电阻的 Vnma(压敏电压值)。
- 注意事项:
- 安全第一: 几百上千伏的直流电压极其危险!操作务必遵守高压安全规范,使用绝缘工具,佩戴防护装备。环境干燥,避免触摸裸露导体。
- 升压速度: 升压一定要慢!快速升压会导致电流瞬间过大,可能损坏压敏电阻或设备。观察电流变化需要耐心。
- 限流电阻: 强烈建议使用限流电阻,即使在电流1mA时,如果电源没有恒流功能,限流电阻也能防止意外超流。限流电阻值需要在提供足够限流保护的同时,其压降又不至于显著影响 Vnma 测量(通常压降可忽略不计)。
- 记录规定电流值: 必须明确是在多少电流(最常用是1mA)下读取的电压作为 Vnma。
B. 测量漏电流 Il
-
所需设备:
- 稳定直流电源: 能输出一个固定的电压,该电压通常设置为压敏电阻额定工作电压或标称电压(例如,用于220V AC 电路的压敏电阻,可能选 150V DC 或 300V DC - 取决于规格书要求)。
- 高精度微安表或能测量 μA 级电流的万用表: 漏电流通常很小。
- 限流电阻(可选): 同压敏电压测量,主要是安全冗余。
-
测试电路搭建: 与测量 Vnma 的电路类似,但电源输出固定电压。
-
测试步骤:
- 设置电压: 将电源输出电压调到目标测试电压(例如 150V DC)。
- 测量电流: 等待读数稳定后,读取并记录电流表的微安值。这个电流值就是压敏电阻在该直流电压下的漏电流 Il。
- 分析: 将测量值与规格书中的最大值或典型值比较。如果漏电流显著过大(例如达到或接近 mA 级),即使 Vnma 正常,也表明压敏电阻老化或劣化,应更换。
三、 在应用电路中间接测试(辅助判断)
在维修中,有时不方便拆下或没有高压设备:
- 电路电压测量:
- 在电路通电但不发生过压(即压敏电阻未导通)的状态下。
- 使用万用表交流电压档或直流电压档(根据电路类型),测量压敏电阻两端的电压。
- 分析:
- 如果测得的电压值在设备正常工作电压范围内(例如220V AC电路,压敏两端电压接近220V AC),且设备工作正常,一般可以认为压敏电阻此时没有短路(因为它没导通)。
- 如果测得的电压异常偏低(比如接近0V),且设备有其他故障(如保险丝烧断、电源不工作),则强烈怀疑压敏电阻短路。
- 注意: 无法判断漏电流大小和压敏电压准确性。电路复杂时,并联的其他元件也可能影响读数。
- 观察保护动作:
- 在安全可控的情况下(例如使用隔离变压器和示波器),人为引入一个规定范围内的、足够大的浪涌或过压。
- 观察:
- 压敏电阻是否能有效将电压箝位到较低的水平(通过示波器观察波形)?
- 在保护动作后,压敏电阻是否会过热、冒烟或开路?好的压敏电阻应能承受短时间的规定浪涌。
- 警告: 此方法风险大,需专业人员操作专业设备。不推荐非专业人士尝试!
总结和建议
- 快速判断损坏: 先拆下元件,目视检查和用万用表电阻档测是否短路(电阻接近0Ω)。开路(显示 OL)不代表坏。
- 评估性能关键: 必须使用高压直流源(方法二)来测量压敏电压 Vnma(通常在1mA电流下读取)和漏电流 Il(在额定直流电压下读取微安级电流)。
- 安全至上: 高压测试有生命危险!务必遵守安全规程。如果无经验和设备,切勿尝试高压测量。送专业机构检测或直接更换可疑元件通常是更安全的选择。
- 参考规格书: 测量值需与压敏电阻本身的规格书(Datasheet)上的参数范围对比,才能判断是否合格。
简而言之,用万用表可以快速找出短路损坏的压敏电阻,但要真正评估其保护性能是否正常,必须使用高压直流源测量其在1mA电流下的压敏电压以及额定电压下的漏电流。在进行任何电路测试时,请始终将安全放在首位。
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