一、压敏电阻基本参数

  • 型号解析：20mm直径，470V额定电压，±10%容差
  • 关键参数：
    • 最大连续工作电压：300VAC/385VDC
    • 钳位电压：775V（1mA时）
    • 通流容量：6kA（8/20μs）
  • 适用电网：220VAC单相、380VAC三相系统

二、核心应用领域

1. 交流电源保护

  • 家用电器电源模块
  • 工业设备开关电源
  • LED驱动电源
  • 充电器/适配器

2. 设备级防护

  • 电度表/智能电表
  • 变频器/伺服驱动器
  • PLC控制系统
  • 通信电源设备

3. 系统级防护

  • 配电箱浪涌保护
  • 光伏逆变器AC侧
  • 充电桩输入保护
  • 安防设备电源

三、典型电路设计方案

方案1：基础单相保护电路

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交流输入端保护：
火线(L)───[保险丝]──┬───[20D471K]──┬───→后级电路
                     │               │
零线(N)─────────────┴─────────────┴───→后级电路
                    └─[NF陶瓷保险丝]─┘（可选增强保护）

元件选型建议：

  • 保险丝：延时型，额定电流根据负载选择（通常3-10A）
  • 压敏电阻：尽可能靠近电源入口
  • PCB走线：短而粗，减小线路电感

方案2：两级复合保护电路

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增强型防护（防雷/工业环境）：
L ──[GDT气体放电管]──[退耦电感]──┬──[20D471K]──┬──→后级
    （3R-470V或更高）  （10-100μH）│             │
N ────────────────────────┴─────────────┴──→后级

设计要点：

  1. GDT作为第一级泄放大电流（20kA以上）
  2. 退耦电感确保两级协同工作
  3. 20D471K作为第二级精细钳位
  4. 保险丝必须保留在第一级前

方案3：三相系统保护方案

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三相四线系统：
L1───┬───[20D471K]───┬───PE
L2───┼───[20D471K]───┼───PE
L3───┼───[20D471K]───┤
N ───┴───[20D471K]───┘（可选，N-PE保护）
     保险丝组（每相独立）

配置选项：

  • 3+1模式：三只L-PE + 一只N-PE（推荐）
  • 4+0模式：三只L-N + 一只N-PE
  • 全模式：三只L-PE + 三只L-N + 一只N-PE（最高防护）

四、关键设计计算

1. 电压匹配验证

  • 220VAC电网：峰值电压311V
  • 考虑±20%波动：峰值373V
  • 20D471K最小击穿电压：423V（470×0.9）
  • 安全裕度：423V > 373V ✓

2. 保险丝协调计算

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保险丝额定电流选择：
1. 计算设备最大工作电流 I_max
2. 考虑浪涌耐受：保险丝熔断时间 > 压敏电阻动作时间
3. 典型配比：I_fuse = (1.5~2) × I_max

3. 能量吸收估算

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单次浪涌能量计算：
W = V_c × I_peak × t
≈ 775V × 3000A × 20μs ≈ 46.5J

多次冲击耐受：
20D471K可承受10次2kA冲击或2次6kA冲击
（参考厂家数据表）

五、PCB设计规范

布局要求

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1. 位置：电源输入端第一级
2. 间距：与周围元件≥5mm
3. 走线：电源线宽≥2mm
4. 热设计：下方不铺铜，周围留散热空间

安全间距

  • 初级与次级：≥6mm（加强绝缘）
  • 爬电距离：≥4mm（220VAC应用）

六、失效保护机制

1. 串联保险丝保护

  • 必需配置保险丝
  • 建议使用热保护型或慢断型
  • 额定电流值需协调

2. 并联热保护方案

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失效指示电路：
压敏电阻──┬──[PTC热敏电阻]──┤
          │                 ├─[LED+限流电阻]─┤
          └──[常闭温控开关]─┘              └─到地

当压敏电阻过热时，温控开关断开，LED熄灭报警。

3. 机械脱离机构

  • 部分封装带引脚脱离功能
  • 过热时引脚与芯片分离
  • 提供物理断开保护

七、测试验证项目

必测项目

  1. 耐压测试：AC 1500V/1min（L-N间）
  2. 浪涌测试：
    • 差模：1kV/2kA（L-N）
    • 共模：2kV/2kA（L/N-PE）
  3. 老化测试：85℃/1000小时
  4. 循环测试：1000次通断冲击

性能指标

  • 漏电流：<20μA（额定电压下）
  • 响应时间：<25ns
  • 钳位比：<2.0（I_peak时）

八、特殊应用设计

1. 高频开关电源应用

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高频噪声抑制：
整流后──[20D471K]──[高频电容]──开关变压器
         │         （0.1μF/1kV）
         └─[RC吸收]─┘（100Ω+0.01μF）

用于吸收开关管关断时的电压尖峰。

2. 电机设备保护

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电机控制器保护：
主回路──[20D471K]──[RCD缓冲]──IGBT模块
                     └─[TVS二极管]（快速尖峰）

配合RCD吸收回路，保护功率器件。

九、选型替代建议

应用场景推荐型号备注
严酷工业环境20D561K更高耐压，更安全
紧凑空间14D471K通流稍小（3kA）
高可靠性25D471K通流更大（10kA）
成本敏感10D471K仅用于小功率场合

十、设计检查清单

  • 前端保险丝已配置且参数合适
  • PCB布局满足安全间距
  • 压敏电阻靠近电源入口
  • 通流容量满足应用要求
  • 考虑了失效安全机制
  • 通过了必要的安规测试
  • 留有足够的散热空间
  • 文档标注了维护更换提示

总结

20D471K作为通用型压敏电阻，在220VAC系统中应用广泛。正确设计的核心是：

  1. 电压匹配：确保工作电压低于最小击穿电压
  2. 保险丝配合：防止失效短路引发危险
  3. 位置优化：尽可能靠近被保护点
  4. 多级协调：在严酷环境采用GDT+MOV组合

电性参数

封装尺寸

数据手册

20D471K 压敏电阻 数据手册下载

供货情况
20D471K系列产品采用SOD-523封装，每卷3,000个，如需了解产品详情，请访问https://semiwell.com/product-general-mov/20d471k/； 现提供样品，您可向全球各地的 Semiwell 的授权经销商索取样品。

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