Bourns, Inc. 聲稱這是幾十年來金屬氧化物壓敏電阻 (MOV) 設(shè)備設(shè)計中最重大的突破之一。新型?IsoMOV 保護器或混合保護組件?將氣體放電管 (GDT) 功能直接集成到 MOV 本身中，以更小的封裝提供更高的浪涌額定值，同時提高了耐用性。通過集成 GDT，它還解決了由漏電流引起的 MOV 退化問題，并延長了 MOV 的使用壽命。

IsoMOV 保護器具有更低的電容、極低的泄漏和高能量處理密度。交流電壓額定值范圍為 175 V 至 555 V。提供三種型號 - IsoM3、IsoM5 和 IsoM8，額定浪涌額定值分別為 3 kA、5 kA 和 8 kA。這些器件采用熟悉的徑向磁盤 MOV 封裝，直徑更小，厚度稍厚。工作溫度范圍為 -40°C 至 125°C。

IsoMOV 系列的擴展溫度范圍和低泄漏使其非常適用于工業(yè)、電力線通信、高速信息和通信技術(shù) (ICT) 設(shè)備，以及一系列惡劣環(huán)境或遠程應(yīng)用，在這些應(yīng)用中既可以進行物理維修Bourns 說，執(zhí)行起來具有挑戰(zhàn)性且成本高昂。

Bourns IsoMOV 保護器（來源：Bourns Inc.）

“隨著我們看到更復(fù)雜的電路和更小的組件尺寸趨于一致，電路保護必須迎頭趕上這些趨勢，因此我們需要不斷設(shè)計越來越小的設(shè)備，而不會犧牲或損害設(shè)計人員所需的保護水平，最終，最終用戶對電路保護的期望，”Bourns 電路保護營銷總監(jiān) Lee Bourns 說。

同時，這些設(shè)計越來越容易受到閃電和電壓浪涌造成的瞬態(tài)損害，并且隨著電路中的單個組件變得越來越小并且可能無法處理盡可能多的功率或應(yīng)對瞬態(tài)威脅，這種情況變得更加復(fù)雜他說，以及更大尺寸的設(shè)備。

Bourns 表示，MOV 繼續(xù)被廣泛用于過壓保護，并且經(jīng)常與 GDT 一起使用以延長 MOV 的使用壽命?！暗鼈儾⒉豢偰軡M足緊湊的電路板空間和更小尺寸的要求。”

他補充說，這些不是像其他類型的電路保護器件那樣的超小型元件，它們可以具有 0402 或 0201 甚至更小的占位面積。傳統(tǒng)的圓柱形 GDT 尺寸為 5 × 5 mm 和 8 × 6 mm，當(dāng)與 MOV 結(jié)合使用時，它們會占用大量電路板空間。

在許多情況下，設(shè)計工程師必須在性能較低、節(jié)省空間的組件或過度指定的設(shè)備之間進行選擇，以滿足他們的保護要求?！笆褂?IsoMOV 保護器，設(shè)計人員現(xiàn)在可以為其應(yīng)用獲得適當(dāng)水平的浪涌保護，而無需在性能、尺寸、成本或重新設(shè)計方面做出任何妥協(xié)，”Bourns 說。

開始的地方

2019 年，Bourns 開發(fā)了一種GMOV 混合保護器技術(shù)，該技術(shù)使用一個分立的 FLAT GDT 和一個分立的 MOV，它們在一個封裝中機械連接在一起。新的 IsoMOV 混合過壓保護組件通過將 GDT 直接嵌入兩個 MOV 盤之間，將這一想法提升到了一個新的水平。

Bourns 說，扁平技術(shù) GDT 顯著減小了 GDT 的占位面積，但還不足以解決所有不斷發(fā)展的電路設(shè)計要求。

該公司在混合保護器技術(shù)上工作了幾年。Bourns 的電路保護工程總監(jiān) Kelly Casey 說，它實際上源于幾個公司項目，其中包括一個使 GDT 小型化的項目。但設(shè)計背后的想法實際上來自公司首席執(zhí)行官 Gordon Bourns，當(dāng)時他們正在討論陶瓷電極 GDT。

集成設(shè)計的一個主要好處是它提供了通常在較大的傳統(tǒng) MOV 設(shè)備中發(fā)現(xiàn)的性能規(guī)格。這使設(shè)計人員能夠根據(jù)其空間要求更好地調(diào)整浪涌保護性能，并允許他們升級其 MOV 過壓保護以包括 GDT 隔離，而無需重新設(shè)計 PCB。

許多設(shè)計人員指定 MOV 的額定電壓和浪涌電流要高得多，以確保設(shè)備不會承受斷裂點，而其他設(shè)計人員則將 GDT 與 MOV 串聯(lián)以消除泄漏電流并延長 MOV 的使用壽命，Casey 說。

“有很多工程師會過度指定這些產(chǎn)品以確保不會出現(xiàn)故障，”Casey 說?！八麄儠徺I比實際應(yīng)用所需的更高電壓、更高額定電流的部件?！?/p>

有了 IsoMOV，設(shè)計人員就有了一些選擇。他們可以選擇更小的部件或保持相同的尺寸并獲得更堅固的設(shè)計。例如，標準同類最佳 10-mm MOV 的額定電流為 2,000 安培 (A)，而 10-mm IsoMOV 的額定電流為 3,000 A，實際上與標準 14-mm MOV 相當(dāng)（見表以下）。

IsoMOV 浪涌額定值與標準 MOV（來源：Bourns Inc.）

此外，憑借行業(yè)標準的引腳布局，IsoMOV 保護器以引腳對引腳直接替換的形式提供了對相同尺寸標準 MOV 的性能和可靠性升級。

該設(shè)計

通過將 GDT 和 MOV 組合到一個封裝中，IsoMOV 允許 GDT 阻止可能導(dǎo)致過早故障的通過 MOV 的泄漏電流，從而使 MOV 本質(zhì)上更加穩(wěn)健，而無需在電路設(shè)計中添加額外的組件。

兩個 MOV 磁盤之間有一個空腔，用于放置 GDT 功能而不會產(chǎn)生泄漏路徑。MOV 磁盤有一個凹面，形成空腔，空腔中的玻璃材料具有多種功能。其中包括密封 GDT 腔室中的惰性氣體，使兩個 MOV 磁盤相互絕緣，讓 GDT 發(fā)揮作用，并在 GDT 電極之間提供長泄漏路徑，從而延長 GDT 的使用壽命。

IsOMOV 混合保護器的橫截面（來源：Bourns Inc.）

此外，IsoMOV 器件改進的浪涌能力歸功于獨特的 EdgMOV 幾何形狀。它通過消除主要故障模式來提高 MOV 性能，主要故障模式是金屬化邊緣的燒孔，導(dǎo)致 MOV 短路。EdgMOV 幾何結(jié)構(gòu)通過將電流從邊緣引開來消除這種故障模式。它還可以更好地分配浪涌能量，從而減緩 MOV 元件因浪涌而導(dǎo)致的老化。此外，更好的能量分布增加了單位面積的浪涌容量。

那么 IsoMOV 是如何發(fā)揮作用的呢？Casey 說，當(dāng)瞬態(tài)發(fā)生時，IsoMOV 就像傳統(tǒng)的 MOV 一樣鉗位電壓，但由于 GDT 充當(dāng)開關(guān)，因此 MOV 不必持續(xù)承受電壓的恒定壓力。

他說，GDT 是 IsoMOV 長壽的關(guān)鍵?！霸谄湔麄€生命周期中，MOV 實際上只連接到電源線幾秒鐘。除了僅持續(xù)幾微秒或幾毫秒的閃電事件外，GDT 一直在承受該電壓?！?/p>

“MOV 的一個問題是它們會隨著時間的推移而泄漏。他們不喜歡高溫，也不喜歡高濕度；所有這些都會驅(qū)動泄漏電流，”Casey 說。“當(dāng)泄漏電流開始增加時，設(shè)備開始升溫，并且隨著設(shè)備升溫，泄漏更多，進入失控狀態(tài)。GDT 與被淘汰的 MOV 串聯(lián)?！?/p>

然而，當(dāng)您同時使用這些設(shè)備時，需要付出代價，即開啟 GDT 的時間，通常小于 300 納秒，Casey 說，在此期間會出現(xiàn)前端電壓尖峰。他指出，分立 GDT 和 MOV 解決方案也會出現(xiàn)電壓尖峰，因此這對于同時使用 GDT 和 MOV 的設(shè)計人員來說并不是什么新鮮事?！霸诮^大多數(shù)應(yīng)用程序中，它絕對沒有影響，因為它的持續(xù)時間很短?！?/p>

一旦瞬態(tài)（或閃電浪涌）結(jié)束，IsoMOV 將重置回其正常待機功能?！霸谶@個設(shè)計中，MOV 隨叫隨到，但不是值班。它正在等待 GDT 在這些瞬態(tài)期間喚醒它，”Casey 說。

IsoMOV 混合保護器的設(shè)計（Bourns Inc.）

IsoMOV 保護器系列已通過 UL 1449 Type 5 認證。IEC 目前沒有識別 IsoMOV 的標準，但 Bourns 正在與標準機構(gòu)合作提交可以識別混合技術(shù)的更改。Casey 說，它可能會被納入目前正在開發(fā)的 IEC 37B 中。

IsoMOV 保護器系列現(xiàn)已上市。關(guān)于零件編號只有一個警告。IsoMOV 零件編號由浪涌額定值指定，即 IsoM3-xxx (3 kA)、IsoM5-xxx (5 kA) 和 IsoM8-xxx (8 kA)，而不是基于它們的尺寸。

“我們不希望設(shè)計師考慮購買同等尺寸的尺寸，我們希望他們真正考慮尺寸和浪涌能力，這就是為什么我們按照我們的方式對它們進行編號，”Casey 說。單擊此處獲取數(shù)據(jù)表。有關(guān)混合保護設(shè)備的更多信息，請參閱一系列白皮書。

審核編輯 黃昊宇