压敏电阻的选用需综合考虑电路特性、保护需求及环境条件，确保其能有效抑制瞬态过电压并可靠工作。以下是详细的选用方法及关键步骤：

一、明确保护目标与电路参数

1. 确定保护对象

• 敏感元件：如芯片、电容、传感器等，需明确其耐压值（如芯片的绝对最大额定电压）。

• 电路类型：区分交流（AC）或直流（DC）电路，以及电源输入端、信号接口、电机驱动等不同场景。

2. 分析电路参数

• 工作电压：

• AC电路：测量有效值（如220V AC），峰值电压为有效值×√2（≈311V）。

• DC电路：直接测量直流电压（如12V DC）。

• 预期浪涌类型：

• 雷击浪涌（高能量、低频率）。

• 静电放电（ESD，高电压、短时间）。

• 开关操作产生的尖峰（如感性负载关断时的反电动势）。

二、关键参数选型

1. 标称电压（V₁mA）

• 定义：压敏电阻在1mA直流电流下测得的电压值，是其导通阈值。

• 选型原则：

• V₁mA > 电路正常工作电压峰值：避免误动作。

• V₁mA < 后级元件耐压值：确保浪涌时电压被钳位在安全范围。

• 经验公式：

• AC电路：V₁mA ≥ (1.8~2.5) × √2 × V_rms（如220V AC选470V~680V）。

• DC电路：V₁mA ≥ (1.2~1.5) × V_DC（如12V DC选18V~22V）。

2. 通流容量（Ipp）

• 定义：压敏电阻在8/20μs波形下能承受的最大浪涌电流峰值。

• 选型原则：

• 根据预期浪涌能量选择，需留足够余量（通常选预期浪涌电流的1.5~2倍）。

• 常见场景参考：

• 家庭电器（如空调）：2kA~4kA。

• 工业设备（如变频器）：10kA~40kA。

• 通信设备（如路由器）：500A~1kA（针对ESD）。

3. 能量吸收能力（Wₜ）

• 定义：压敏电阻在单次浪涌中能吸收的最大能量（单位：焦耳，J）。

• 选型原则：

• 计算浪涌能量：W = 0.5 × C × V²（电容放电场景）或根据浪涌电流波形积分。

• 选择Wₜ ≥ 计算值的1.2~1.5倍。

• 示例：

• 雷击浪涌（8/20μs，10kA，470V）：W ≈ 0.5 × 10kA × 470V × 8μs ≈ 188J（需选Wₜ≥200J的型号）。

4. 最大持续工作电压（MCV）

• 定义：压敏电阻可长期承受的最大直流或交流有效值电压。

• 选型原则：

• MCV > 电路正常工作电压（留10%~20%余量）。

• 避免长期接近MCV工作，防止性能退化。

5. 漏电流（I_L）

• 定义：在标称电压下，压敏电阻的静态电流。

• 选型原则：

• 漏电流越小越好（通常≤1μA），避免增加电路功耗。

• 高阻抗型压敏电阻（如SMD封装）漏电流更低。

三、物理特性与封装选择

1. 封装形式

• 引线型：如5D、7D、10D、14D、20D（数字代表直径，单位mm），适用于大电流场景（如电源输入端）。

• 贴片型（SMD）：如0402、0603、0805、1206，适用于小型化电路（如手机、USB接口）。

• 圆片型：如φ5mm、φ7mm，用于高电压场景（如高压直流输电）。

2. 尺寸与功率

• 尺寸越大：通流容量和能量吸收能力越强，但寄生电容也越大（可能影响高频信号）。

• 功率：需满足浪涌时的瞬时功率（P = V × I），通常选择功率降额≥50%的型号。

3. 寄生电容

• 影响：高频电路中，寄生电容可能引入信号衰减或相位失真。

• 选型原则：

• 低频电路（如电源）：寄生电容可忽略（通常为几百pF至几nF）。

• 高频电路（如RF接口）：选低电容型（如<10pF）或串联磁珠隔离。

四、环境适应性考量

1. 工作温度范围

• 工业级：-40℃~+85℃（适用于户外设备）。

• 商业级：0℃~+70℃（适用于室内设备）。

• 高温环境：需降额使用（如每升高10℃，通流容量降低约10%）。

2. 湿度与防护

• 防潮设计：在潮湿环境中，压敏电阻可能因吸湿导致漏电流增大，需选择涂覆三防漆或密封封装的型号。

• 耐盐雾：海洋环境需选抗腐蚀封装（如环氧树脂涂层）。

3. 机械应力

• 振动场景：避免使用引线型压敏电阻，防止引脚断裂，优先选贴片型或加固引线。

五、认证与标准符合性

1. 安全认证

• IEC 61000-4-5：浪涌抗扰度测试标准。

• UL 1449：浪涌保护器件（SPD）安全标准。

• CQC：中国强制性产品认证（适用于国内销售设备）。

2. 环保要求

• RoHS：符合无铅化要求。

• REACH：无有害物质限制。

六、选型步骤总结

1. 确定保护需求：电压等级、浪涌类型、能量大小。

2. 计算关键参数：

• V₁mA = (1.2~2.5) × 电路峰值电压。

• Ipp = 1.5 × 预期浪涌电流峰值。

• Wₜ = 1.2 × 浪涌能量计算值。

3. 选择封装与尺寸：根据空间、电流和频率需求。

4. 验证环境适应性：温度、湿度、机械应力。

5. 检查认证与成本：确保符合标准且性价比合理。

七、典型应用案例

案例1：220V AC电源输入端保护

• 需求：抑制雷击浪涌（8/20μs，10kA，470V）。

• 选型：

• V₁mA = 470V（留余量）。

• Ipp = 10kA（直接匹配浪涌电流）。

• Wₜ = 200J（计算值≈188J，留余量）。

• 封装：14D或20D引线型（大通流容量）。

案例2：USB 3.0接口ESD保护

• 需求：抑制±15kV静电放电（IEC 61000-4-2）。

• 选型：

• V₁mA = 18V（USB 5V供电，留3倍余量）。

• Ipp = 500A（ESD能量低，但需快速响应）。

• 封装：0402 SMD（小型化，低电容<5pF）。

八、常见误区与注意事项

1. 标称电压误选：

• 过高：无法有效钳位浪涌电压。

• 过低：正常工作时误动作，导致漏电流增大或发热。

2. 通流容量不足：

• 浪涌时压敏电阻可能烧毁，甚至炸裂产生电弧。

3. 忽略寄生电容：

• 高频电路中可能导致信号失真，需优先选低电容型号。

4. 未考虑降额使用：

• 高温或高湿度环境下需降低工作电压或通流容量。

5. 单级保护不足：

• 需与保险丝、TVS二极管等元件协同工作，形成多级防护。