环形压敏电阻：电机噪声抑制综合解决方案

什么是压敏电阻器？

压敏电阻（Varistor）是由“可变电阻器（Variable Resistor）”缩写而成的合成词，指电阻值随电压变化的元件。在电压达到特定值（压敏电压）之前，它保持高电阻状态，仅会有微小的电流；一旦超过该电压，电阻值将迅速下降并导通大电流。因此，它被广泛用作浪涌保护器件，以防止因瞬时异常高压（如浪涌）侵入而导致的电路误动作或集成电路（IC）损坏。在电子设备中，圆片型及多层片式压敏电阻应用广泛；而在汽车电动辅助装置中的有刷直流电机中，为实现噪声抑制和触点保护，薄环形状的环形压敏电阻得到了广泛应用。

环形压敏电阻在小型有刷直流电机中的作用

环形压敏电阻安装于有刷直流电机的换向器（整流子）部位。换向器是随转子旋转而切换电流方向的部件。在换向器与电刷的接触点上，电流换向瞬间会产生高幅值浪涌电压并引发火花放电，这不仅是噪声源，还会导致电刷磨损。环形压敏电阻的作用正是吸收此类浪涌电压，从而有效抑制火花放电。

车载小型直流有刷电机降噪方案（一）：环形压敏电阻篇

TDK 环形压敏电阻能轻松集成于直流电机的换向器部位、拥有卓越的噪声吸收、抑制能力与出色的触点保护效果是其标志性特征。该产品采用平面电极结构，即在环形压敏电阻基体表面形成电极；根据换向器的极数需求，我们提供包括3极、5极在内的多元化规格。TDK产品阵容丰富（涵盖多种极数与尺寸），能够为车载直流有刷电机及绝大多数小型直流有刷电机提供最精准的匹配方案。

车载小型直流有刷电机降噪方案（二）：与带引线多层瓷介电容器的协同应用

针对车载直流电机，TDK 提出了将环形压敏电阻与其他电子元件相结合的高效降噪方案。虽然电容器是直流电机降噪的常用器件，但在该应用领域，相比需在电路板上进行焊接的 MLCC（多层瓷介电容器），通过焊接或压接即可实现简便、可靠连接的“带引线多层瓷介电容器”表现更为卓越。TDK 能够同时研发并供应环形压敏电阻与带引线多层瓷介电容器，这正是我们的核心优势。依托全方位的产品矩阵与深厚的技术积淀，我们致力于为客户提供深度契合的降噪对策，以差异化方案赋能每一项应用需求。

具有非欧姆定律特性的特殊半导体陶瓷

纯电阻元件遵循欧姆定律 R＝V/I，其电流与施加的电压成正比，伏安特性曲线呈直线。然而，某些特定电阻元件并不遵循欧姆定律，其阻值会随施加电压的大小而改变。压敏电阻正是利用该特性制成的元器件，可吸收浪涌电压、ESD（静电放电）等各类突发异常高压，并将瞬时高压电荷泄放至接地端。压敏电阻的伏安特性可通过公式 I＝KV^α 近似表征，其中 K 为常数，α 为电压非线性系数（α系数） 。纯电阻元件的α＝1，而压敏电阻的 α＞1；该数值越大，其偏离欧姆定律的非线性伏安特性就越显著。压敏电阻材料主要采用氧化锌（ZnO）系、钛酸锶（SrTiO3）系等半导体陶瓷。

有效抑制宽频带噪声，防止对车载电子设备产生电磁干扰

近年来，随着汽车安全性与舒适性配置不断升级，整车搭载的小型直流有刷电机数量，高配车型可达 100 个以上。汽车使用过程中常会出现：如开启雨刮器时收音机出现噪声等现象，究其原因是车载直流有刷电机对车内电子设备产生电磁干扰。该干扰源于直流有刷电机换向器与电刷接触部位产生的火花放电，会形成覆盖低频至高频的宽频噪声。因此在车载直流有刷电机降噪方案中，除电容等器件外，环形压敏电阻也被广泛应用于各类小型直流有刷电机中。

TDK 环形压敏电阻主要优势

TDK提供有VAR-18系列的各类环形压敏电阻器，该产品使用的是SrTiO3(钛酸锶)类半导体陶瓷材料。以下就TDK环形压敏电阻器的主要特点与电气及物理特性进行说明。

《TDK VAR-18系列环形压敏电阻：主要特点及电气与物理特性》
●集浪涌吸收与旁路电容于一体的复合元件
钛酸锶（SrTiO₃）是可在宽温域下保持高介电常数的材料。通过赋予其压敏特性，该元件可展现出卓越的复合功能：在高电压水平（如浪涌）下，它作为压敏电阻发挥保护作用；而在低电压水平的噪声环境下，它则充当电容器，通过旁路抑制噪声成分。简言之，该元件同时兼备浪涌吸收器件与旁路电容的双重特性。
●采用铜电极及耐热性、抗折强度优异的陶瓷元件
TDK环形压敏电阻采用了铜电极搭配高耐热陶瓷元件。即使因使用无铅焊料导致焊接温度升高，该结构也可避免电极溶蚀与热裂隐患。同时陶瓷元件抗折强度优异，完美适配电机自动化装配工艺。
●压敏电压具备正温度特性
TDK环形压敏电阻具备阻值随温度升高而增加的正温度特性，能防止高温时压敏电压跌落引发的过流风险。无需为了兼顾高温安全性而牺牲降噪性能去调高常温压敏电压（E10值），具有显著的设计优势。同时，该特性确保了低温下噪声水平不会升高，从而保障了电机的使用寿命。
●协同优化核心电参量（静电容量与 α系数），实现宽频噪声的深度抑制与吸收
在低功率小型直流有刷电机中，仅凭环形压敏电阻即可显著抑制高频辐射噪声干扰。

无需印刷电路板（PCB），即可与环形压敏电阻协同实现简便、稳固且紧凑的装配

若将环形压敏电阻与电容器等电子元件相结合，可实现更高效的小型直流有刷电机噪声解决方案。通常，电子设备的噪声抑制主要采用MLCC（多层陶瓷电容器）等SMD（贴片）元件。但在车载小型直流有刷电机应用中，若为安装SMD元件而使用印刷电路板（PCB），则会面临空间受限、成本增加以及因布线导致降噪效果下降等诸多挑战。针对上述问题，带引线电子元件作为一种更优的解决方案，近年来再次受到业界关注。

车载场景工况严苛，焊接在 PCB 上的SMD（贴片）元件会持续承受热应力与机械应力，易出现焊点开裂等故障风险。而带引线元件可通过焊接、压接方式完成装配，安装便捷、连接牢固且布局紧凑，既能保障产品高可靠性，还有助于优化空间布局、控制整体成本。

图5所示为在小型DC马达中搭载环形压敏电阻器以及积层带导线陶瓷电容器的示例。通过紧凑地焊接2个积层带导线陶瓷电容器与狭小的刷握连接。此外，车载DC马达对于耐候性及耐湿性也拥有很高的要求，而树脂涂层的积层带导线陶瓷电容器可满足这些要求。

成功满足异常严苛的 CISPR 25 Class 5 噪声限值要求

小型直流有刷电机噪声主要表现为传导噪声与辐射噪声这两大类。通过环形压敏电阻与带引线多层陶瓷电容器的协同应用，可实现对双重噪声的深度抑制，从而助力系统从容应对异常苛刻的 CISPR 25 Class 5 车载限值标准。

同时提供环形压敏电阻器与带导线电容器

图7所示为将环形压敏电阻器与积层带导线陶瓷电容器用于车载DC马达中的示例。环形压敏电阻器主要用于小型马达，积层带导线陶瓷电容器则用于较大尺寸的马达中，而其分界线大约为30～40mm的马达直径预计汽车噪声限制将在今后变得更为严格，因此结合了环形压敏电阻器与积层带导线陶瓷电容器的马达噪声解决方案将有很大的发展空间。TDK同时制造环形压敏电阻器与积层带导线陶瓷电容器，这是TDK作为电子元件及设备生产商的优势。通过丰富的产品线快速提供满足客户要求的最佳解决方案。

TDK的环形压敏电阻器VAR-18系列采用了钛酸锶类半导体陶瓷材料，因此相比以往产品，其电气特性及物理性能得到了大幅提升。该保护设备可通过安装于汽车辅机用马达等有刷DC马达的整流子部位，简单实现抑制噪音产生以及避免毛刷磨损的效果。为了提高安全性与便利性，汽车噪音限制预计在今后将会越发严格。通过结合环形压敏电阻器与积层带导线陶瓷电容器等还可应对CISPR25 Class5。希望这优异的性能能够为客户的产品带来便利。

VAR-18 系列微型电机用环形压敏电阻｜核心优势 · 应用领域 · 技术特性

【核心优势】

• 钛酸锶（SrTiO3）基半导体陶瓷压敏电阻。

• 采用铜电极配以耐热强化型陶瓷元件。
• 陶瓷元件抗折强度优异，完美适配电机自动化装配工艺。
  产品阵容丰富，可精准适配各类电机。

【应用领域】

• 针对车载直流电机及各类微型电机的噪声抑制及触点保护。

【技术特性】

• 压敏电压（E10值）具有正温度特性。
• 低温下噪声水平不会升高，从而保障了电机的使用寿命。
• 延续了传统型号的大静电容量特性，在高频段的噪声消除与抑制方面性能优异。

微型马达用环形压敏电阻器VAR-18系列　产品线

■特性例

■压敏电压温度特性

※客户可根据用途选择类型/尺寸，从而提高客户产品可靠性。