壓敏電阻的選用需綜合考慮電路特性、保護(hù)需求及環(huán)境條件，確保其能有效抑制瞬態(tài)過(guò)電壓并可靠工作。以下是詳細(xì)的選用方法及關(guān)鍵步驟：

一、明確保護(hù)目標(biāo)與電路參數(shù)

1. 確定保護(hù)對(duì)象

• 敏感元件：如芯片、電容、傳感器等，需明確其耐壓值（如芯片的絕對(duì)最大額定電壓）。

• 電路類型：區(qū)分交流（AC）或直流（DC）電路，以及電源輸入端、信號(hào)接口、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等不同場(chǎng)景。

2. 分析電路參數(shù)

• 工作電壓：

• AC電路：測(cè)量有效值（如220V AC），峰值電壓為有效值×√2（≈311V）。

• DC電路：直接測(cè)量直流電壓（如12V DC）。

• 預(yù)期浪涌類型：

• 雷擊浪涌（高能量、低頻率）。

• 靜電放電（ESD，高電壓、短時(shí)間）。

• 開關(guān)操作產(chǎn)生的尖峰（如感性負(fù)載關(guān)斷時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)）。

二、關(guān)鍵參數(shù)選型

1. 標(biāo)稱電壓（V?mA）

• 定義：壓敏電阻在1mA直流電流下測(cè)得的電壓值，是其導(dǎo)通閾值。

• 選型原則：

• V?mA > 電路正常工作電壓峰值：避免誤動(dòng)作。

• V?mA < 后級(jí)元件耐壓值：確保浪涌時(shí)電壓被鉗位在安全范圍。

• 經(jīng)驗(yàn)公式：

• AC電路：V?mA ≥ (1.8~2.5) × √2 × V_rms（如220V AC選470V~680V）。

• DC電路：V?mA ≥ (1.2~1.5) × V_DC（如12V DC選18V~22V）。

2. 通流容量（Ipp）

• 定義：壓敏電阻在8/20μs波形下能承受的最大浪涌電流峰值。

• 選型原則：

• 根據(jù)預(yù)期浪涌能量選擇，需留足夠余量（通常選預(yù)期浪涌電流的1.5~2倍）。

• 常見場(chǎng)景參考：

• 家庭電器（如空調(diào)）：2kA~4kA。

• 工業(yè)設(shè)備（如變頻器）：10kA~40kA。

• 通信設(shè)備（如路由器）：500A~1kA（針對(duì)ESD）。

3. 能量吸收能力（W?）

• 定義：壓敏電阻在單次浪涌中能吸收的最大能量（單位：焦耳，J）。

• 選型原則：

• 計(jì)算浪涌能量：W = 0.5 × C × V2（電容放電場(chǎng)景）或根據(jù)浪涌電流波形積分。

• 選擇W? ≥ 計(jì)算值的1.2~1.5倍。

• 示例：

• 雷擊浪涌（8/20μs，10kA，470V）：W ≈ 0.5 × 10kA × 470V × 8μs ≈ 188J（需選W?≥200J的型號(hào)）。

4. 最大持續(xù)工作電壓（MCV）

• 定義：壓敏電阻可長(zhǎng)期承受的最大直流或交流有效值電壓。

• 選型原則：

• MCV > 電路正常工作電壓（留10%~20%余量）。

• 避免長(zhǎng)期接近MCV工作，防止性能退化。

5. 漏電流（I_L）

• 定義：在標(biāo)稱電壓下，壓敏電阻的靜態(tài)電流。

• 選型原則：

• 漏電流越小越好（通?！?μA），避免增加電路功耗。

• 高阻抗型壓敏電阻（如SMD封裝）漏電流更低。

三、物理特性與封裝選擇

1. 封裝形式

• 引線型：如5D、7D、10D、14D、20D（數(shù)字代表直徑，單位mm），適用于大電流場(chǎng)景（如電源輸入端）。

• 貼片型（SMD）：如0402、0603、0805、1206，適用于小型化電路（如手機(jī)、USB接口）。

• 圓片型：如φ5mm、φ7mm，用于高電壓場(chǎng)景（如高壓直流輸電）。

2. 尺寸與功率

• 尺寸越大：通流容量和能量吸收能力越強(qiáng)，但寄生電容也越大（可能影響高頻信號(hào)）。

• 功率：需滿足浪涌時(shí)的瞬時(shí)功率（P = V × I），通常選擇功率降額≥50%的型號(hào)。

3. 寄生電容

• 影響：高頻電路中，寄生電容可能引入信號(hào)衰減或相位失真。

• 選型原則：

• 低頻電路（如電源）：寄生電容可忽略（通常為幾百pF至幾nF）。

• 高頻電路（如RF接口）：選低電容型（如<10pF）或串聯(lián)磁珠隔離。

四、環(huán)境適應(yīng)性考量

1. 工作溫度范圍

• 工業(yè)級(jí)：-40℃~+85℃（適用于戶外設(shè)備）。

• 商業(yè)級(jí)：0℃~+70℃（適用于室內(nèi)設(shè)備）。

• 高溫環(huán)境：需降額使用（如每升高10℃，通流容量降低約10%）。

2. 濕度與防護(hù)

• 防潮設(shè)計(jì)：在潮濕環(huán)境中，壓敏電阻可能因吸濕導(dǎo)致漏電流增大，需選擇涂覆三防漆或密封封裝的型號(hào)。

• 耐鹽霧：海洋環(huán)境需選抗腐蝕封裝（如環(huán)氧樹脂涂層）。

3. 機(jī)械應(yīng)力

• 振動(dòng)場(chǎng)景：避免使用引線型壓敏電阻，防止引腳斷裂，優(yōu)先選貼片型或加固引線。

五、認(rèn)證與標(biāo)準(zhǔn)符合性

1. 安全認(rèn)證

• IEC 61000-4-5：浪涌抗擾度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

• UL 1449：浪涌保護(hù)器件（SPD）安全標(biāo)準(zhǔn)。

• CQC：中國(guó)強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證（適用于國(guó)內(nèi)銷售設(shè)備）。

2. 環(huán)保要求

• RoHS：符合無(wú)鉛化要求。

• REACH：無(wú)有害物質(zhì)限制。

六、選型步驟總結(jié)

1. 確定保護(hù)需求：電壓等級(jí)、浪涌類型、能量大小。

2. 計(jì)算關(guān)鍵參數(shù)：

• V?mA = (1.2~2.5) × 電路峰值電壓。

• Ipp = 1.5 × 預(yù)期浪涌電流峰值。

• W? = 1.2 × 浪涌能量計(jì)算值。

3. 選擇封裝與尺寸：根據(jù)空間、電流和頻率需求。

4. 驗(yàn)證環(huán)境適應(yīng)性：溫度、濕度、機(jī)械應(yīng)力。

5. 檢查認(rèn)證與成本：確保符合標(biāo)準(zhǔn)且性價(jià)比合理。

七、典型應(yīng)用案例

案例1：220V AC電源輸入端保護(hù)

• 需求：抑制雷擊浪涌（8/20μs，10kA，470V）。

• 選型：

• V?mA = 470V（留余量）。

• Ipp = 10kA（直接匹配浪涌電流）。

• W? = 200J（計(jì)算值≈188J，留余量）。

• 封裝：14D或20D引線型（大通流容量）。

案例2：USB 3.0接口ESD保護(hù)

• 需求：抑制±15kV靜電放電（IEC 61000-4-2）。

• 選型：

• V?mA = 18V（USB 5V供電，留3倍余量）。

• Ipp = 500A（ESD能量低，但需快速響應(yīng)）。

• 封裝：0402 SMD（小型化，低電容<5pF）。

八、常見誤區(qū)與注意事項(xiàng)

1. 標(biāo)稱電壓誤選：

• 過(guò)高：無(wú)法有效鉗位浪涌電壓。

• 過(guò)低：正常工作時(shí)誤動(dòng)作，導(dǎo)致漏電流增大或發(fā)熱。

2. 通流容量不足：

• 浪涌時(shí)壓敏電阻可能燒毀，甚至炸裂產(chǎn)生電弧。

3. 忽略寄生電容：

• 高頻電路中可能導(dǎo)致信號(hào)失真，需優(yōu)先選低電容型號(hào)。

4. 未考慮降額使用：

• 高溫或高濕度環(huán)境下需降低工作電壓或通流容量。

5. 單級(jí)保護(hù)不足：

• 需與保險(xiǎn)絲、TVS二極管等元件協(xié)同工作，形成多級(jí)防護(hù)。