Варистор для чего нужен: Варистор. Назначение, устройство и принцип работы

Содержание

Варистор. Назначение, устройство и принцип работы

Варистор — это двухполюсное полупроводниковое устройство, которое защищает электрические и электронные устройства от переходных перенапряжений. Его сопротивление зависит от приложенного входного напряжения.

Слово варистор образовалось из двух слов «переменный» (variable) и резистор. Он также известен как резистор, зависящий от напряжения (voltage-dependent resistor VDR), сопротивление которого изменяется автоматически в зависимости от напряжения на нем.

Он всегда подключается параллельно с защищаемым устройством, так как его основная задача это защита электрической цепи от скачков напряжения.

На рисунке ниже показано представление варистора на электрических схемах:

Или более привычное нам изображение другого стандарта:

Они в основном используются для защиты цепи от колебаний высокого напряжения.

Устройство варистора

Варисторы «образуются», когда кристаллы карбида кремния или оксидов металлов вдавливаются в керамический материал.

Затем спекание материала проводится при высокой температуре после его высыхания. Электрические характеристики устройства зависят от температуры и атмосферных условий.

Чтобы иметь хорошо проводимые электрические контакты, контакты материала металлизированы серебром или медью. Затем провода припаиваются к контактам.

На рисунке ниже показан дисковый варистор:

В настоящее время это наиболее распространенные ограничители напряжения, которые можно использовать для широкого диапазона напряжений. Это нелинейное устройство, которое поглощает разрушающую энергию и рассеивает ее в виде тепла, чтобы предотвратить повреждение системы.

Обычно при его изготовлении используется оксид цинка, поэтому его также называют варистором на основе оксида металла.

На рисунке ниже показана структура металлооксидного варистора:

Здесь полупроводниковый элемент на 90% состоит из оксида цинка, а остальное — наполнитель, который образует соединение.

Стандартный карбид кремния отличается от металлооксидного варистора тем, что MOV демонстрирует меньший ток утечки и его рабочая скорость выше.

Эксплуатация и характеристика варистора

Прежде чем приступить к изучению его работы, давайте сначала поймем связь между напряжением и сопротивлением варисторов.

На рисунке ниже показана зависимость сопротивления от напряжения для варистора:

Варисторы проявляют необычное поведение в случае изменения сопротивления. Здесь, как мы видим, когда напряжение малое, сопротивление на нем высокое. Но сопротивление быстро падает с ростом напряжения выше номинального напряжения (нелинейная зависимость).

Давайте теперь рассмотрим подробную работу варистора:

Когда на устройство подается малое напряжение, оно обеспечивает высокое сопротивление, из-за которого через него протекает очень малый ток. Когда напряжение увеличивается — ток увеличивается ввиду падения сопротивления элемента.

В этом и есть ключевая особенность работы варисторов. Таким образом, при малых напряжениях устройство ведет себя как изолятор, а с повышением напряжения начинает вести себя как проводник.

На рисунке ниже показана вольт-амперная характеристика варистора:

Как мы видим на графике, пока напряжение срабатывания не будет достигнуто, устройство остается в непроводящем состоянии. Таким образом, мы можем видеть линейную зависимость между напряжением и током. В это время через него протекает ток утечки очень малого значения из-за высокого сопротивления.

Однако после превышения напряжением уровня срабатывания варистор меняет свое состояние и становится проводником. Таким образом, мы видим, что сопротивление стало очень малым, и через него течет большой ток, даже после того, как напряжение ограничено после номинального напряжения.

Достоинства варисторов

  • Обеспечивает превосходную защиту от перенапряжения.
  • Поскольку он не показывает полярный эффект, легко достичь двунаправленности.

Недостатки варисторов

  • Его стоимость довольно высока.

Применение варисторов

Они имеют очень широкое применение в защитных устройствах, таких как защита линий связи, защита микропроцессоров и источников питания, кабельного телевидения от и других электронных схем от перенапряжения.

устройство, принцип действия и назначение

Принцип работы варистора

Сейчас рассмотрим, принцип работы варистора и важные моменты, связанные с его применением и использованием.

Доброго времени! Уважаемые читатели сайта energytik.net, сегодня поговорим об уникальном элементе электронной цепи. Этот радиоэлемент схемы одновременно является и полупроводником и многоразовым предохранителем.

Изучать электронику и её ремонт с обслуживанием, правильно начинать с теоретических данных.

Примите этот совет за основное правило, ко всей учебе.

Название элемента варистора, происходит от английского языка, впрочем, как и подавляющее большинство радиоэлементов. Дословно, можно перевести как, переменный резистор. На языке С. Джобса, пишется variable resistor, просто взяли из первого слова, первые четыре буквы, а из второго последние, вот и получилось слово, варистор.

Отличительным чертой и параметром сего изделия, является его ВАХ, проще выражаясь, вольт – амперная характеристика. Она у варистора, является не линейной, другими словами, резко меняется сопротивление, при подаче на него, большего, чем необходимого, для правильной работы аппаратуры напряжения.

Принцип работы варистора в электрической схеме

Начнём с того что, по сути он является резистором, и в нормальном режиме работы электроники, он имеет огромное, омическое сопротивление. Практически всегда, оно равняется порядка нескольких сотен мега Ом (МОм). Как только, на концах его выводов, напряжение достигает необходимого для защиты уровня, его сопротивление, резко уменьшается.

После этого, его сопротивление не составляет и сотни Ом.

Когда сопротивление варистора, достигает совсем низкого значения и примерно равняется нулю, происходит короткое замыкание. В результате чего, перегорает предохранитель, который перед варистором в цепи фазы или нуля. Выходом из строя, предохранитель размыкает электрическую цепь и оставляет схему без напряжения.   Самое приятное, что после пропажи напряжения, варистор снова восстанавливается и готов к работе. Меняем предохранитель в схеме, и если вам сильно повезло, электронное устройство начинает полноценно и правильно функционировать. В схему, он включается параллельно источнику питания. На примере источника питания для компьютера, его ставят параллельно фазы и нуля, у варистора, всего два вывода.

Как выглядит и обозначается варистор на схеме

Графическое обозначение варисторов на принципиально электрической схеме, очень напоминает простой резистор. Через этот прямоугольник, проходит диагональная линия, на одном конце которой, располагается английская буква U, которая и обозначает напряжение. На схеме, буквенное обозначение варистора выполняется на английском языке и выглядит следующим образом RU.

Применение варисторов на практике.

Как вы уже поняли, задача варистора, сводится к защите электронике от высокого и скачкообразного напряжения в сети домашней электропроводки. Основное место установки варисторов, это первичные цепи электрооборудования. Вы их сразу можете увидеть в блоках питания компьютеров, пусковых системах для ламп дневного освещения, в народе именуемых, балластами.   В схемах, они принимают участие в стабилизации токов и напряжений, а так же их токов. Подобные аппараты, применяются и в линиях воздушных электропередачи, там их называют разрядниками, у них рабочие напряжение, составляет 20 000 вольт, прочтите статью по ссылки, расширите свой кругозор. Рабочий диапазон работы варисторов, достигает 200 вольт, начинается с совсем незначительного значения, равняется трём вольтам. Диапазон по токам, от 0,1 до 1 ампера, это касается низковольтных деталей.

Прочтите следующие статью про маркировку и проверку варисторов.

Маркировка и выбор варистора

На практике, например, при ремонте электронного устройства приходится работать с маркировкой варистора, обычно она выполнена в виде:

20D 471K

Что это такое и как понять? Первые символы 20D — это диаметр. Чем он больше и чем толще — тем большую энергию может рассеять варистор. Далее 471 — это классификационное напряжение.

Могут присутствовать и другие дополнительные символы, обычно указывают на производителя или особенность компонента.

Теперь давайте разберемся как правильно выбрать варистор, чтобы он верно выполнял свою функцию. Чтобы подобрать компонент, нужно знать в цепи с каким напряжением и родом тока он будет работать. Например, можно предположить, что для защиты устройств, работающих в цепи 220В нужно применять варистор с классификационным напряжением немного выше (чтобы срабатывал при значительных превышениях номинала), то есть 250-260В. Это в корне не верно.

Дело в том, что в цепях переменного тока 220В — это действующее значение. Если не углубляться в подробности, то амплитуда синусоидального сигнала в корень из 2 раз больше чем действующее значение, то есть в 1,41 раза. В результате амплитудное напряжение в наших розетках равняется 300-310 В.

240*1,1*1,41=372 В.

Где 1,1 – коэффициент запаса.

При таких расчетах элемент начнет срабатывание при скачке действующего напряжения больше 240 Вольт, значит его классификационное напряжение должно быть не менее 370 Вольт.

Ниже приведены типовые номиналы варисторов для сетей переменного тока с напряжением в:

  • 100В (100~120)– 271k;
  • 200В (180~220) – 431k;
  • 240В (210~250) – 471k;
  • 240В (240~265) – 511k.

Проверка мультиметром

Неисправный стабилитрон влияет на напряжение стабилизации источника питания, что сказывается на работоспособности аппаратуры

Поэтому специалисту важно знать, как проверить стабилитрон мультиметром на исправность

Проверка производится аналогично диоду. Если включить мультиметр в режим измерения сопротивления, то при подключении к стабилитрону в прямом направлении (красный щуп к аноду) прибор покажет минимальное сопротивление, а в обратном — бесконечность. Это говорит об исправности полупроводника.

Аналогично выполняется проверка стабилитрона мультиметром в режиме проверки диодов. В этом случае в прямом направлении на экране высветится падение напряжения в районе 400-600 мВ. В обратном либо I, левой части экрана либо .0L, либо какой-то другой знак который говорит о «бесконечности» в измерениях.

На рисунке снизу представлена методика проверки мультиметром.

Если диод пробит, то он будет звониться в обе стороны. При этом цешка может показывать незначительное отклонение сопротивления от 0. Если р-n переход находится в обрыве, то независимо от направления включения показания прибора будут отсутствовать.

Аналогичным образом можно проверить стабилитрон, не выпаивая из схемы. Но в этом случае прибор будет всегда показывать сопротивление параллельно подключенных ему элементов, что в некоторых случаях сделает проверку таким образом невозможной.

Однако такая проверка китайским тестером не является полноценной, потому что проверка производится только на пробой, или на обрыв перехода. Для полной проверки необходимо собирать небольшую схему. Пример такой схемы для проверки напряжения стабилитрона вы можете увидеть в видео ниже.

Продукция

  • Поиск продукции
  • Новая продукция
  • Регулирующая арматура для радиаторов
    • Ручные клапаны
    • Термостатические клапаны
    • Клапаны с увеличенным проходом
    • Клапаны с предварительной регулировкой
    • Динамические термостатические клапаны
    • Отсечные клапаны
    • Термостатические головки
    • Беспроводная система — Klimadomotic
    • Kомплекты для отопительных приборов
    • Kлапаны хромированные с глянцевым покрытием
    • Клапаны нижнего подключения для двухтрубных систем
    • Клапаны нижнего подключения для однотрубных систем
    • Зонды
    • Клапаны для стальных панельных радиаторов
    • Аксессуары для радиаторов
    • Комплектующие для радиаторных клапанов
  • Коллекторы и коллекторные сборки
    • Распределительные коллекторы для отопления
    • Модульные коллекторы для отопления
    • Коллекторные узлы для отопления
    • Электротермические головки и термостатические головки с выносными датчиками темпратуры
    • Шкафы и кронштейны для коллекторов
    • Конечные элементы и аксессуары для коллекторов
    • Коллекторы для водоснабжения
    • Сборные и модульные коллекторы для водоснабжения
    • Шкафы и кронштейны для коллекторов
    • Запасные части коллекторов
  • Шаровые краны
    • Шаровые краны для отопления и водоснабжения
    • Краны для водоснабжения
    • Шаровые краны для газа
    • Краны шаровые с фланцевым соединением
    • Краны с пресс-соединением
    • Дренажные краны
    • Краны хозяйственные
    • Аксессуары и запасные части
  • Трубы и фитинги
    • Mеталлополимерные и полимерные трубы
    • Фитинги резьбовые компрессионные для многослойных и полимерных труб
    • Пресс-фитинги для многослойных и полимерных труб
    • Aдаптеры для полимерных и медных труб – фитинги для адаптеров
    • Фитинги для металлической трубы
    • Cгоны, ниппели, переходники
    • Система GX
    • Cистема Giacoqest
    • Комплектующие и инструменты
  • Арматура гидравлической балансировки
    • Балансировочные клапаны
    • Редукторы давления и смесительные клапаны для водоснабжения
  • Оборудование для котельных и тепловых пунктов
    • Фильтры и обратные клапаны
    • Воздухоотводные клапаны
    • Арматура котельных и тепловых пунктов
    • Задвижки
    • Затворы поворотные
    • Арматура для твердотопливных котлов
    • Группы быстрого монтажа для котельных
    • Комплектующие для групп быстрого монтажа
    • Смесительные и зональные клапаны
    • Арматура для дизельного топлива
    • Оборудование для солнечных систем
    • Узлы ГВС
    • Комплектующие для солнечных систем
  • Системы панельного отопления, охлаждения, автоматика терморегулирования
    • Компоненты системы напольного отопления
    • Система напольного отопления без бетонной стяжки
    • Терморегулирующая автоматика — Klimadomotic
    • Терморегулирующая автоматика прямого действия
    • Терморегулирующая автоматика — KLIMAbus
    • Беспроводная автоматика Klimadomotic
    • Осушители воздуха
    • Универсальные котельные блоки
  • Системы учета тепловой энергии и воды
    • Hепрямое измерение (распределители затрат)
    • Приборы прямого учета тепла и воды
    • Модули для удаленнной диспетчеризации M-BUS
    • Модули для беспроводной диспетчеризации
    • Коллекторные узлы для поквартирного учета
    • Узлы ввода
    • Малые тепловые пункты
    • Блоки в сборе для индивидуального учета
    • Комплектующие систем учета (шкафы, шаблоны, теплоизоляция)
  • Скачать

Как работает варистор?

Принцип работы варистора достаточно прост. Рассмотрим ситуацию, когда варистор защищает от перенапряжения. В схему он включается параллельно защищаемой цепи. При нормальном режиме работы он имеет высокое сопротивление и протекающий через него ток очень мал. Он имеется свойства диэлектрика и не оказывает никакого влияния на работу схемы. При возникновении перенапряжения, варистор моментально меняет свое сопротивление с очень высокого, до очень низкого и шунтирует нагрузку. Известно, что ток идет по пути наименьшего сопротивления, поэтому варистор поглощает это перенапряжение и рассеивает эту энергию в атмосферу, в виде тепла. После того, как напряжение стабилизируется, сопротивление снова возрастает и варистор “запирается”. Надеюсь даже чайник понял принцип работы. Если что-то не ясно, рекомендуется ознакомиться с видео.

Будет интересно Что такое тепловое реле

Если напряжение будет выше того, которое может выдержать и рассеять варистор, то он выйдет из строя. Корпус его треснет либо развалиться на части. В некоторых случаях он может взорваться. Поэтому, в целях защиты основной схемы, рекомендуется ограждать его от основных компонентов защитным экраном либо монтировать его вне корпуса, особенно для высоковольтных схем. Как проверить варистор мультиметром – узнаете тут.

Как говорилось выше, варистор подключается параллельно нагрузке:

  • В цепях переменного тока – фаза – фаза, фаза – ноль;
  • В цепях постоянного тока – плюс и минус.

Так как варистор закорачивает цепь питания, перед ним всегда монтируется плавкий предохранитель. Несколько примеров схем включения варистора:

Применение в быту

Назначение варисторов — защита цепи при импульсах и перенапряжениях на линии. Это свойство позволило рассматриваемым элементам найти свое применение в качестве защиты:

  • линий связи;
  • информационных входов электронных устройств;
  • силовых цепей.

В большинстве дешевых блоков питания не устанавливают никаких защит. А вот в хороших моделях по входу устанавливают варисторы.

Кроме того, все знают, что компьютер нужно подключать к питанию через специальный удлинитель с кнопкой — сетевой фильтр. Он не только фильтрует помехи, в схемах нормальных фильтров также устанавливают варисторы.

Часто электрики рекомендуют защитить китайские светодиодные лампы, установив варистор параллельно патрону. Также защищают и другие устройства, некоторые монтируют варистор в розетку или в вилку, чтобы обезопасить подключаемую технику.

Чтобы защитить всю квартиру — вы можете установить варистор на дин-рейку, в хороших устройствах в корпусе расположены настоящие мощные варисторы диаметром с кулак. Примером такого устройства является ОИН-1, который изображен на фото ниже:

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме статьи:

Наверняка вы не знаете:

  • Какие бывают помехи в электросети
  • Принцип работы УЗИП
  • Как сделать сетевой фильтр своими руками
  • Как проверить резистор в домашних условиях

Описание и принцип работы

В отличие от плавкого предохранителя или автоматического выключателя, который обеспечивает защиту от перегрузки по току, варистор обеспечивает защиту от перенапряжения посредством фиксации напряжения аналогично стабилитрону. Купить варистор на Алиэкспресс:

Слово «варистор» представляет собой сочетание слов VARI-able resi-STOR, используемыми для описания их режима работы еще в первые дни развития, который является немного неверным, так как варистор не может вручную изменять как, например потенциометр или реостат.

Но в отличие от переменного резистора, значение сопротивления которого можно вручную изменять между его минимальным и максимальным значениями, варистор автоматически изменяет значение своего сопротивления при изменении напряжения на нем, что делает его нелинейным резистором, зависящим от напряжения, или сокращенно VDR.

В настоящее время резистивный корпус варистора изготовлен из полупроводникового материала, что делает его типом полупроводникового резистора с неомическими симметричными характеристиками напряжения и тока, подходящими как для переменного, так и для постоянного напряжения.

Во многих отношениях варистор по размеру и конструкции похож на конденсатор, и его часто путают с ним. Однако конденсатор не может подавить скачки напряжения так же, как варистор. Когда к цепи прикладывается скачок высокого напряжения, результат обычно катастрофичен для цепи, поэтому варистор играет важную роль в защите чувствительных электронных схем от пиков переключения и перенапряжений.

Переходные скачки происходят из множества электрических цепей и источников независимо от того, работают ли они от источника переменного или постоянного тока, поскольку они часто генерируются в самой цепи или передаются в цепь от внешних источников. Переходные процессы в цепи могут быстро возрастать, увеличивая напряжение до нескольких тысяч вольт, и именно эти скачки напряжения должны быть предотвращены в чувствительных электронных схемах и компонентах.

Одним из наиболее распространенных источников переходных напряжений является эффект L (di / dt), вызываемый переключением индуктивных катушек и намагничивающими токами трансформатора, приложениями переключения двигателей постоянного тока и скачками напряжения при включении цепей флуоресцентного освещения или других скачков напряжения питания.

Диагностика

Чтобы проверить данное электронное устройство, используют специальное оборудование, которое называется тестером. Итак, для проведения испытания понадобится варистор, принцип работы которого заключается в изменении параметров сопротивления, и тестирующее устройство. Перед его началом необходимо включить устройство и переключить в режим сопротивления. Только тогда аппарат будет отвечать всем необходимым техническим требованиям, и величина сопротивления будет огромной.

Перед началом проведения испытаний необходимо проверить техническое состояние прибора. В первую очередь следует посмотреть на его внешний вид. На приборе не должно быть трещин, а также признаков того, что он сгорел. Не стоит относиться к осмотру аппарата халатно, так как любая небольшая поломка может привести к возникновению неприятных обстоятельств.

Варисторы: применение

Такие приборы играют важную роль в жизни человека.

Из всего вышеперечисленного можно сказать, что варистор, принцип работы которого заключается в защите электроники от высокого напряжения в сети, помогает предотвратить поломку многих электрических приборов и сохранить проводку в целостности. Основным местом являются электрические цепи в различном оборудовании. Например, они встречаются в пусковых элементах освещения, которые еще называются балластами. Также устанавливаются в электрических схемах специальные варисторы, применение которых необходимо для стабилизации напряжения и тока.

Такие устройства используются еще в линиях электропередач. Но там они называются разрядниками, рабочее напряжение которых составляет более двадцати тысяч вольт.

Варисторы могут работать в большом диапазоне напряжения, который начинается с совсем маленького значения в 3 В, и заканчивается 200 В. Что касается силы тока элемента, то здесь диапазон составляет от 0,1 до 1 А. Такие показатели тока действительны только для низковольтного технического оборудования.

Применение варисторов в схемах защиты

Исходя из свойств элемента, логично применять его в цепях обхода основной электросхемы. При повышении питающего напряжения, варистор выступит в роли своеобразного шунта.

При импульсном (несколько миллисекунд) скачке напряжения, основной ток пройдет в обход схемы. При восстановлении параметров – электропитание цепи мгновенно возобновится.

Простейший пример – варистор подключается параллельно питанию в удлинителе с защитой. При скачке напряжения, элемент фактически формирует короткое замыкание, и срабатывает защитный автомат. Чаще всего в подобных схемах применяются варисторы типа TVR 14561.

Принцип действия

Варистор — это полупроводниковый прибор с симметричной нелинейной вольтамперной характеристикой. По ее форме можно сделать вывод о том, что варистор работает и в переменном и в постоянном токе. Рассмотрим её подробнее.

В нормальном состоянии ток через варистор предельно мал, его называют током утечки. Его можно рассматривать как диэлектрический компонент с определенной электрической емкостью и можно говорить, что он не пропускает ток. Но, при определенном напряжении (на картинке это + — 60 Вольт) он начинает пропускать ток.

Другими словами, принцип работы варистора в защитных цепях напоминает разрядник, только в полупроводниковом приборе не возникает дугового разряда, а изменяется его внутреннее сопротивление. При уменьшении сопротивления, ток с единиц микроампер возрастает до сотен или тысяч Ампер.

Условное графическое изображение варистора в схемах:

Обозначение элемента на схемах напоминает обычный резистор, но перечеркнутый по диагонали линией, на которой может быть нанесена буква U

Чтобы найти на плате или в схеме этот элемент – обращайте внимание на подписи, чаще всего они обозначаются, как RU или VA

Внешний вид варистора:

Варистор устанавливают параллельно цепи для ее защиты. Поэтому при импульсе напряжения защищаемой цепи — энергия поступает не в устройство, а рассеивается в виде тепла на варисторе. Если энергия импульса слишком велика — варистор сгорит. Но понятие сгорит размазано, варианта развития два. Либо варистор просто разорвет на части, либо его кристалл разрушится, а электроды замкнутся накоротко. Это приведет к тому, что выгорят дорожки и проводники, или произойдет возгорание элементов корпуса и других деталей.

Чтобы этого избежать перед варистором, последовательно со всей цепью на сигнальный или питающий провод устанавливают предохранитель. Тогда в случае сильного импульса напряжения и долговременного срабатывания или перегорания варистора сгорит и предохранитель, разорвав цепь.

Если сказать вкратце, для чего нужен такой компонент — его свойства позволяют защитить электрическую цепь от губительных всплесков напряжения, которые могут возникать как на информационных линиях, так и на электрических линиях, например, при коммутации мощных электроприборов. Мы обсудим этот вопрос немного ниже.

Применение приборов

Варисторы применяются для защиты электронных устройств от скачкообразного напряжения, амплитуда которого превышает номинальное значение питания. Благодаря применению в блоках питания полупроводникового резистора, появляется возможность избежать множества поломок, которые могут вывести электронику из строя. Широкое применение варистор получил и в схеме балласта, который применяется в элементах освещения.

В некоторых стабилизаторах величин напряжения и тока также используются специализированные полупроводниковые резисторы, а варисторы-разрядники с напряжением более 20 кВ применяются для стабилизации питания в линиях электропередач. Его можно подключить также и в схему проводки (схема 1), защитив ее от перегрузок и недопустимых амплитудных значений тока и напряжения. При перегрузке проводки происходит ее нагрев, который может привести к пожару.

Схема 1 — Подключение варистора для сети 220В.

Низковольтные варисторы работают в диапазоне напряжения от 3 В до 200 В с силой тока от 0,1 до 1 А. Они применяются в различной аппаратуре и ставятся преимущественно на входе или выходе источника питания. Время их срабатывания составляет менее 25 нс, однако этой величины для некоторых приборов недостаточно и в этом случае применяются дополнительные схемы защиты.

Однако технология их изготовления не стоит на месте, поскольку фирма «S+М Eрсоs» создала радиоэлемент с временем срабатывания менее 0,5 нс. Этот полупроводниковый резистор изготовлен по smd-технологии. Конструкции дискового исполнения обладают более высоким временем срабатывания. Многослойные варисторы (CN) являются надежной защитой от статического электричества, которое может вывести из строя различную электронику. Примером использования является производство мобильных телефонов, которые подвержены воздействию статических разрядов. Этот тип варисторов также получили широкое применение в области компьютерной технике, а также в высокочувствительной аппаратуре.

Как маркируется варистор?

На сегодняшний день можно встретить разные обозначения этих приборов. Каждый производитель вправе устанавливать ее самостоятельно. Маркировки различаются, потому что технические характеристики варисторов отличаются друг от друга. Примерами могут служить такие показатели, как допустимое напряжение или необходимый уровень тока.

В настоящее время каждый производитель устанавливает свою маркировку на эти типы приборов. Это объясняется тем, что производимые приборы имеют разные технические характеристики. Например, предельно допустимое напряжение или необходимый для функционирования уровень тока. Наиболее популярная маркировка – CNR, к которой прикрепляется такое обозначение, как 07D390K. Что же это значит? Итак, само обозначение CNR указывает на вид прибора. В этом случае варистор является металлооксидным.

Далее, 07 – это размер устройства в диаметре, то есть равный 7 мм. D – дисковое устройство, и 390 – максимально допустимый показатель напряжения.

Продукция

  • Поиск продукции
  • Новая продукция
  • Регулирующая арматура для радиаторов
    • Ручные клапаны
    • Термостатические клапаны
    • Клапаны с увеличенным проходом
    • Клапаны с предварительной регулировкой
    • Динамические термостатические клапаны
    • Отсечные клапаны
    • Термостатические головки
    • Беспроводная система — Klimadomotic
    • Kомплекты для отопительных приборов
    • Kлапаны хромированные с глянцевым покрытием
    • Клапаны нижнего подключения для двухтрубных систем
    • Клапаны нижнего подключения для однотрубных систем
    • Зонды
    • Клапаны для стальных панельных радиаторов
    • Аксессуары для радиаторов
    • Комплектующие для радиаторных клапанов
  • Коллекторы и коллекторные сборки
    • Распределительные коллекторы для отопления
    • Модульные коллекторы для отопления
    • Коллекторные узлы для отопления
    • Электротермические головки и термостатические головки с выносными датчиками темпратуры
    • Шкафы и кронштейны для коллекторов
    • Конечные элементы и аксессуары для коллекторов
    • Коллекторы для водоснабжения
    • Сборные и модульные коллекторы для водоснабжения
    • Шкафы и кронштейны для коллекторов
    • Запасные части коллекторов
  • Шаровые краны
    • Шаровые краны для отопления и водоснабжения
    • Краны для водоснабжения
    • Шаровые краны для газа
    • Краны шаровые с фланцевым соединением
    • Краны с пресс-соединением
    • Дренажные краны
    • Краны хозяйственные
    • Аксессуары и запасные части
  • Трубы и фитинги
    • Mеталлополимерные и полимерные трубы
    • Фитинги резьбовые компрессионные для многослойных и полимерных труб
    • Пресс-фитинги для многослойных и полимерных труб
    • Aдаптеры для полимерных и медных труб – фитинги для адаптеров
    • Фитинги для металлической трубы
    • Cгоны, ниппели, переходники
    • Система GX
    • Cистема Giacoqest
    • Комплектующие и инструменты
  • Арматура гидравлической балансировки
    • Балансировочные клапаны
    • Редукторы давления и смесительные клапаны для водоснабжения
  • Оборудование для котельных и тепловых пунктов
    • Фильтры и обратные клапаны
    • Воздухоотводные клапаны
    • Арматура котельных и тепловых пунктов
    • Задвижки
    • Затворы поворотные
    • Арматура для твердотопливных котлов
    • Группы быстрого монтажа для котельных
    • Комплектующие для групп быстрого монтажа
    • Смесительные и зональные клапаны
    • Арматура для дизельного топлива
    • Оборудование для солнечных систем
    • Узлы ГВС
    • Комплектующие для солнечных систем
  • Системы панельного отопления, охлаждения, автоматика терморегулирования
    • Компоненты системы напольного отопления
    • Система напольного отопления без бетонной стяжки
    • Терморегулирующая автоматика — Klimadomotic
    • Терморегулирующая автоматика прямого действия
    • Терморегулирующая автоматика — KLIMAbus
    • Беспроводная автоматика Klimadomotic
    • Осушители воздуха
    • Универсальные котельные блоки
  • Системы учета тепловой энергии и воды
    • Hепрямое измерение (распределители затрат)
    • Приборы прямого учета тепла и воды
    • Модули для удаленнной диспетчеризации M-BUS
    • Модули для беспроводной диспетчеризации
    • Коллекторные узлы для поквартирного учета
    • Узлы ввода
    • Малые тепловые пункты
    • Блоки в сборе для индивидуального учета
    • Комплектующие систем учета (шкафы, шаблоны, теплоизоляция)
  • Скачать
Оцените статью:

обозначение и основные характеристики, маркировка и принцип действия, сферы применения и проверка

Варисторы: как работают, основные характеристики и параметры, схема подключения

Варистором называется нелинейный резистор, который применяется в радиоэлектронных цепях и обеспечивает защиту включенных в сеть приборов от перенапряжения. Его отличительной чертой является нелинейная вольт-амперная характеристика. В зависимости от величины воздействующего на деталь напряжения ее сопротивление может колебаться в значительных пределах – от нескольких десятков до сотен миллионов Ом. В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен варистор, каков его принцип действия и как производится его подключение и проверка детали на исправность.

Описание и принцип работы

В отличие от плавкого предохранителя или автоматического выключателя, который обеспечивает защиту от перегрузки по току, варистор обеспечивает защиту от перенапряжения посредством фиксации напряжения аналогично стабилитрону. Купить варистор на Алиэкспресс:

Слово «варистор» представляет собой сочетание слов VARI-able resi-STOR, используемыми для описания их режима работы еще в первые дни развития, который является немного неверным, так как варистор не может вручную изменять как, например потенциометр или реостат.

Но в отличие от переменного резистора, значение сопротивления которого можно вручную изменять между его минимальным и максимальным значениями, варистор автоматически изменяет значение своего сопротивления при изменении напряжения на нем, что делает его нелинейным резистором, зависящим от напряжения, или сокращенно VDR.

В настоящее время резистивный корпус варистора изготовлен из полупроводникового материала, что делает его типом полупроводникового резистора с неомическими симметричными характеристиками напряжения и тока, подходящими как для переменного, так и для постоянного напряжения.

Во многих отношениях варистор по размеру и конструкции похож на конденсатор, и его часто путают с ним. Однако конденсатор не может подавить скачки напряжения так же, как варистор. Когда к цепи прикладывается скачок высокого напряжения, результат обычно катастрофичен для цепи, поэтому варистор играет важную роль в защите чувствительных электронных схем от пиков переключения и перенапряжений.

Переходные скачки происходят из множества электрических цепей и источников независимо от того, работают ли они от источника переменного или постоянного тока, поскольку они часто генерируются в самой цепи или передаются в цепь от внешних источников. Переходные процессы в цепи могут быстро возрастать, увеличивая напряжение до нескольких тысяч вольт, и именно эти скачки напряжения должны быть предотвращены в чувствительных электронных схемах и компонентах.

Одним из наиболее распространенных источников переходных напряжений является эффект L (di / dt), вызываемый переключением индуктивных катушек и намагничивающими токами трансформатора, приложениями переключения двигателей постоянного тока и скачками напряжения при включении цепей флуоресцентного освещения или других скачков напряжения питания.

Литература

  1. https://www.littelfuse.com/.
  2. Electronics Circuit Protection Product Selection Guide.
  3. https://www.littelfuse.com/~/media/electronics/product_catalogs/littelfuse_product_selection_guide.pdf.pdf.
  4. Metal-Oxide Varistors (MOVs).
  5. https://www.littelfuse.com/~/media/electronics/product_catalogs/littelfuse_varistor_catalog.pdf.pdf.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Переходные формы волны переменного тока

Варисторы подключены в цепях через сеть питания либо между фазой и нейтралью, либо между фазами для работы от переменного тока, либо с положительного на отрицательный для работы от постоянного тока, и имеют номинальное напряжение, соответствующее их применению. Варистор также можно использовать для стабилизации напряжения постоянного тока и особенно для защиты электронных цепей от импульсов перенапряжения.

Изготовление [ править | править код ]

Изготавливают варисторы спеканием при температуре около 1700 °C полупроводника, преимущественно порошкообразного карбида кремния (SiC) или оксида цинка (ZnO), и связующего вещества (например, глина, жидкое стекло, лаки, смолы). Далее две поверхности полученного элемента металлизируют (обычно электроды имеют форму дисков) и припаивают к ним металлические проволочные выводы.

Конструктивно варисторы выполняются обычно в виде дисков, таблеток, стержней; существуют бусинковые и плёночные варисторы. Широкое распространение получили стержневые подстроечные варисторы с подвижным контактом.

Варистор статического сопротивления

При нормальной работе варистор имеет очень высокое сопротивление, отсюда и его название, и работает аналогично стабилитрону, позволяя более низким пороговым напряжениям проходить без изменений.

Однако, когда напряжение на варисторе (любой полярности) превышает номинальное значение варисторов, его эффективное сопротивление сильно уменьшается с ростом напряжения, как показано выше.

Из закона Ома мы знаем, что вольт-амперные характеристики (IV) фиксированного резистора являются прямой линией при условии, что R поддерживается постоянным. Тогда ток прямо пропорционален разности потенциалов на концах резистора.

Но кривые IV варистора не являются прямой линией, так как небольшое изменение напряжения вызывает значительное изменение тока. Типичная нормализованная кривая зависимости напряжения от тока для стандартного варистора приведена ниже.

Диагностика

Чтобы проверить данное электронное устройство, используют специальное оборудование, которое называется тестером. Итак, для проведения испытания понадобится варистор, принцип работы которого заключается в изменении параметров сопротивления, и тестирующее устройство. Перед его началом необходимо включить устройство и переключить в режим сопротивления. Только тогда аппарат будет отвечать всем необходимым техническим требованиям, и величина сопротивления будет огромной.

Перед началом проведения испытаний необходимо проверить техническое состояние прибора. В первую очередь следует посмотреть на его внешний вид. На приборе не должно быть трещин, а также признаков того, что он сгорел. Не стоит относиться к осмотру аппарата халатно, так как любая небольшая поломка может привести к возникновению неприятных обстоятельств.

Кривая характеристик варистора

Из вышесказанного видно, что варистор обладает симметричными двунаправленными характеристиками, то есть варистор работает в обоих направлениях (квадрант Ι и ΙΙΙ) синусоидальной формы волны, действуя аналогично двум стабилитронам, подключенным вплотную. Если не проводящая, кривая IV показывает линейную зависимость, так как ток, протекающий через варистор, остается постоянным и низким только при нескольких микроамперах тока утечки. Это связано с его высоким сопротивлением, действующим в качестве разомкнутой цепи, и остается постоянным до тех пор, пока напряжение на варисторе (любой полярности) не достигнет определенного «номинального напряжения».

Это номинальное или зажимное напряжение — это напряжение на варисторе, измеренное с указанным постоянным током 1 мА. То есть уровень постоянного напряжения, приложенного к его клеммам, который позволяет току 1 мА течь через резистивный корпус варисторов, который сам зависит от материалов, используемых в его конструкции. На этом уровне напряжения варистор начинает переходить из своего изоляционного состояния в проводящее состояние.

Когда переходное напряжение на варисторе равно или превышает номинальное значение, сопротивление устройства внезапно становится очень малым, превращая варистор в проводник из-за лавинного эффекта его полупроводникового материала. Ток небольшой утечки, протекающий через варистор, быстро возрастает, но напряжение на нем ограничено уровнем чуть выше напряжения варистора.

Другими словами, варистор саморегулирует переходное напряжение через него, позволяя большему току течь через него, и из-за его крутой нелинейной кривой IV он может пропускать широко варьирующиеся токи в узком диапазоне напряжений, срезая любые скачки напряжения.

Пример реализации защиты

На рисунке 4 показан фрагмент принципиальной схемы БП компьютера, на котором наглядно показано типовое подключение варистора (выделено красным).


Рисунок 4. Варистор в блоке питания АТХ

Судя по рисунку, в схеме используется элемент TVR 10471К, используем его в качестве примера расшифровки маркировки:

  • первые три буквы обозначают тип, в нашем случае это серия TVR;
  • последующие две цифры указывают диаметр корпуса в миллиметрах, соответственно, у нашей детали диаметр 10 мм;
  • далее идут три цифры, которые указывают действующее напряжение для данного элемента. Расшифровывается следующим образом: XXY = XX*10y, в нашем случае это 47*101, то есть 470 вольт;
  • последняя буква указывает класс точности, «К» соответствует 10%.

Можно встретить и более простую маркировку, например, К275, в этом случае К – это класс точности (10%), последующие три цифры обозначают величину действующего напряжения, то есть, 275 вольт.

Значения емкостного сопротивления

Поскольку основная проводящая область варистора между двумя его выводами ведет себя как диэлектрик, ниже его напряжения зажима варистор действует как конденсатор, а не как резистор. Каждый полупроводниковый варистор имеет значение емкости, которое напрямую зависит от его площади и обратно пропорционально его толщине.

При использовании в цепях постоянного тока емкость варистора остается более или менее постоянной при условии, что приложенное напряжение не увеличивается выше уровня напряжения зажима и резко падает вблизи своего максимального номинального постоянного напряжения постоянного тока.

Однако в цепях переменного тока эта емкость может влиять на сопротивление корпуса устройства в области непроводящей утечки его характеристик IV. Поскольку они обычно соединены параллельно с электрическим устройством для защиты от перенапряжения, сопротивление утечки варисторов быстро падает с увеличением частоты.

Это соотношение приблизительно линейно с частотой, и полученное в результате параллельное сопротивление, его реактивное сопротивление переменного тока Xc может быть рассчитано с использованием обычного 1 / (2πƒC), как для обычного конденсатора. Затем, когда частота увеличивается, увеличивается и ток утечки.

Но наряду с варисторами на основе кремниевых полупроводников были разработаны варисторы на основе оксидов металлов, чтобы преодолеть некоторые ограничения, связанные с их кузенами из карбида кремния.

Основные параметры

Варистор – это резистор-полупроводник, его основополагающим принципом действия является снижение сопротивления материала полупроводника при повышении напряжения, благодаря этому его признают одним из самых работоспособных и недорогих средств защиты от напряжений импульсов разного вида.

Основные характеристики и параметры варисторов, которые могут помочь при выборе:

  • Un – классификационное напряжение с силой тока в 1 мА;
  • P – мощность, отвечает за силу рассеивания элемента;
  • W – наибольшая энергетическая сила импульса;
  • Ipp – наибольшее количество тока с импульса;
  • Co –размеры в закрытом виде.

Металлооксидный варистор

Металл — оксид варистор или MOV для краткости, это резистор, зависящий от напряжения, в котором материал сопротивления представляет собой оксид металла, в первую очередь оксид цинка (ZnO), прессуют в керамики подобного материала. Металлооксидные варисторы состоят из приблизительно 90% оксида цинка в качестве керамического основного материала плюс другие наполнители для образования соединений между зернами оксида цинка.

Металлооксидные варисторы в настоящее время являются наиболее распространенным типом устройства ограничения напряжения и доступны для использования в широком диапазоне напряжений и токов. Использование металлического оксида в их конструкции означает, что MOV чрезвычайно эффективны в поглощении кратковременных переходных напряжений и имеют более высокие возможности обработки энергии.

Как и в случае обычного варистора, металлооксидный варистор запускает проводимость при определенном напряжении и прекращает проводимость, когда напряжение падает ниже порогового напряжения. Основное различие между стандартным варистором из карбида кремния (SiC) и варистором типа MOV состоит в том, что ток утечки через материал из оксида цинка MOV очень мал, а при нормальных условиях эксплуатации его скорость срабатывания при переходных процессах зажима намного выше.

MOV обычно имеют радиальные выводы и твердое внешнее синее или черное эпоксидное покрытие, которое очень похоже на дисковые керамические конденсаторы и может быть физически установлено на печатных платах. Конструкция типичного металлооксидного варистора имеет вид:

Конструкция металлического оксидного варистора

Чтобы выбрать правильное значение MOV для конкретного применения, желательно иметь некоторые знания об импедансе источника и возможной импульсной мощности переходных процессов. Для переходных процессов на входящей линии или фазе выбор правильного MOV немного сложнее, так как обычно характеристики источника питания неизвестны. В общем, выбор MOV для электрической защиты цепей от переходных процессов и скачков напряжения в сети часто не более чем обоснованное предположение.

Тем не менее, металлооксидные варисторы доступны в широком диапазоне напряжений варистора, от около 10 В до более 1000 В переменного или постоянного тока, поэтому выбор может быть полезен при знании напряжения питания. Например, при выборе MOV или кремниевого варистора в этом отношении его максимальное номинальное постоянное среднеквадратичное напряжение должно быть чуть выше максимального ожидаемого напряжения питания, скажем, 130 вольт среднеквадратичного значения для источника питания 120 вольт, и 260 вольт среднеквадратичного значения для напряжения 230 вольт.

Максимальное значение импульсного тока, которое будет принимать варистор, зависит от длительности переходного импульса и количества повторений импульсов. Можно предположить ширину переходного импульса, которая обычно составляет от 20 до 50 микросекунд (мкс). Если пиковый импульсный ток недостаточен, варистор может перегреться и повредиться. Таким образом, чтобы варистор работал без сбоев или ухудшений, он должен иметь возможность быстро рассеивать поглощенную энергию переходного импульса и безопасно вернуться в свое предимпульсное состояние.

Рекомендации к установке

Если появилась необходимость во включении варистора в электрическую сеть, необходимо помнить о таких важных моментах:

  • Всегда следует иметь в виду, что данный прибор не вечен, и наступят такие условия, которые приведут к его взрыву. Чтобы этого не произошло, необходимо использовать специальные защитные экраны, в которые можно поместить весь варистор.
  • Следует отметить, что кремневые технические приспособления существенно уступают по своим характеристикам оксидным аналогам. Поэтому лучше всего использовать именно этот вид варистора.

Применение варистора на схеме

Варисторы имеют много преимуществ и могут использоваться во многих различных типах устройств для подавления переходных процессов в сети от бытовых приборов и освещения до промышленного оборудования на линиях электропередач переменного или постоянного тока. Варисторы могут быть подключены непосредственно к электросети и к полупроводниковым переключателям для защиты транзисторов, полевых МОП-транзисторов и тиристорных мостов.

Теперь, когда мы разобрались с основами, можно перейти к проверке варистора

Определяем работоспособность элемента (пошаговая инструкция)

Для данной операции нам потребуются следующие инструменты:

  • Отвертка (как правило, крестовая). Чтобы добраться до платы блока питания, потребуется разобрать корпус электронного устройства, тут без отвертки не обойтись.
  • Щетка, для очистки печатной платы. Как показывает практика, в БП накапливается много пыли. Особенно это характерно для устройств с принудительным охлаждением, типичный пример, – блок питания компьютера.
  • Паяльник. В силовой части БП на плате большие дорожки и нет мелких элементов, поэтому допустимо использовать устройства мощностью до 75 Вт.
  • Канифоль и припой.
  • Мультиметр или другой прибор, позволяющий измерить сопротивление.

Когда все инструменты готовы, можно приступать к процедуре. Действуем по следующему алгоритму:

  1. Разбираем корпус устройства. В данном случае дать детальную инструкцию как это сделать затруднительно, поскольку конструкции приборов существенно отличаются друг от друга. Эту информацию можно найти в инструкции к оборудованию или на сайте производителя, также поможет поиск на тематических форумах и блогах.
  2. Добравшись до печатной платы БП, следует очистить ее от пыли. Делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить радиодетали. Бывали случаи, когда от чрезмерного усилия, в процессе чистки, щетка повреждала транзистор, тиристор или другой компанент.
  3. Когда пыль удалена, находим варистор, он имеет характерный вид, поэтому спутать его можно разве что с конденсатором, но последний отличается маркировкой.


    Варистор в силовой части БП

  4. Найдя элемент, тщательно осматриваем его на предмет повреждений. Это могут быть трещины, сколы и другие нарушения целостности корпуса. В большинстве случаев, определить неисправность можно на этом этапе. При обнаружении повреждений элемент выпаиваем и меняем на такой же или аналог. Подобрать его можно самостоятельно (расшифровка маркировки приводилась выше) или посоветовавшись с продавцом радиодеталей.


    Варистор со следами повреждений

  5. Если визуальный осмотр не дал результатов, следует проверить варистор мультиметром, для этого выпаиваем деталь.
  6. Для проведения измерения подключаем щупы к мультиметру (на рисунке 7 гнезда показаны зеленым цветом) и переводим его в режим измерения максимального сопротивления (красный круг на рис. 7). Если у вас мультиметр другого типа, воспользуйтесь инструкцией к прибору.


    Рисунок 7. Установка режима отмечена красным, гнезда для щупов – зеленым

  7. Касаемся щупами выводов и измеряем сопротивление варистора. Оно должно быть бесконечно большим. Иное значение указывает на неисправность варистора, следовательно, его необходимо заменить.

Использование


Давайте рассмотрим, к примеру, сеть на 220 Вольт. Для неё оптимальными будут устройства, у которых напряжение срабатывания находится в диапазоне 275-420В (но здесь есть некоторые технические нюансы, которые мы трогать не будем). В качестве сетевого фильтра используется три варистора. Они блокируют проникновение импульсов по цепи фазы и нуля. А почему их три? Бывает иногда такое, что в новостях проскакивают сообщения о проблемах, вследствие которых электроники лишились тысячи людей. Такое бывает, когда вместо нуля и фазы по проводам идёт только последняя. Для аппаратуры это почти всегда верная смерть. Но наличие варистора на нуле позволяет успешно защищать от таких ситуаций. В качестве показательного примера можно привести мобильные телефоны. Чтобы они не перегорели, используют миниатюрные многослойные варисторы. Кроме этого, их можно встретить в телекоммуникационном оборудовании и автомобильной электронике.

Самые популярные образцы

Говоря про варистор, что это такое, нельзя обойти стороной материалы, из которых он изготавливается. Наибольшее распространение получили те устройства, которые сделаны с использованием оксида цинка. Это обусловлено несколькими причинами:

  1. Простота изготовления.
  2. Цинк имеет хорошую способность к поглощению высокоэнергетических импульсов напряжения.

Создаются они по «керамической» технологии, которая включает в себя прессование, обжиг, нанесение электродов и электроизоляции, пайку выводов и монтаж влагозащитных покрытий. Благодаря простоте изготовления они могут создаваться даже под индивидуальные заказы.

Маркировка

Мы уже достаточно внимания уделили изучению того, чем является варистор. Маркировка этого прибора сложна, и поэтому при приобретении устройства о нём нельзя судить по данным, размещенным на корпусе. Рассмотрим на вот таком примере: есть CNR-06D400K. CNR – это название типа, в данном случае перед нами металлооксидный варистор. 06 – он имеет диаметр в 6 миллиметров. D – перед нами дисковый варистор. 400 – напряжение срабатывания. K – эта буква говорит о том, что допуск возможного отклонения имеет погрешность в 10%. Если говорить о компьютерной технике, то у них варисторы рассчитаны на 470В. Согласитесь, немало. Но ведь существует не один варистор! Маркировка этих деталей проводится каждым крупным производителем по-своему, поэтому универсальных и стандартизированных правил распознавания нет. Поэтому нужно пользоваться или помощью продавцов, или прибегать к услугам справочников.

Проверка работоспособности элемента

Вот у нас в руках есть варистор. Как проверить его работоспособность? Начинать всегда необходимо с внешнего осмотра устройства. Необходимо внимательно поискать на корпусе сколы, трещины, почернения или следы нагара. Если есть внешние дефекты, то уже одно это говорит о том, что элемент необходимо заменить или не использовать вообще. Если при осмотре не было выявлено проблем, то можно приступать к проверке мультиметром. В этом случае тестер необходимо переключить на режим замера максимального сопротивления. Вот самый простой способ узнать, рабочий ли варистор. Как проверить его работоспособность, мы уже рассмотрели, теперь давайте обсудим, как же подбирать необходимые элементы.

Супрессор и варистор.Как защитить технику и электронику от высокого напряжения | Электронные схемы

варистор и супрессор для защиты техники и электроники от высокого напряжения

На платах электроники,там где находится импульсный блок питания и др. можно увидеть круглую радиодеталь желтого,красного,зеленого и других цветов,эта деталь называется варистор.Варистор-это полупроводниковый резистор,который изменяет свое сопротивление при прохождении через него напряжения определенной пороговой величины.

для чего нужен варистор как защитить технику от импульсов высокого напряжения

Варистор в блоках питания подключают параллельно 220В(напряжение у варисторов разное,надо смотреть в даташите) через предохранитель,при этом сопротивление варистора большое и ток через него практически не проходит.На корпусе варистора или в даташите указано пороговое напряжение,при котором варистор начнет понижать свое сопротивление.Если в сети 220В возникнет импульс высокого напряжения,значение которого выше порогового напряжения варистора,то варистор резко понизит свое сопротивление о примет на себя этот импульс и его энергию рассеет в виде тепла,тем самым не пропустит высокое напряжение дальше на детали. Если импульс будет мощным с большим током,то сработает плавкий предохранитель,но может и разрушиться сам варистор.Иногда в новостях можно услышать,как после грозы или аварии на подстанции выходит массово бытовая техника,вот это и есть работа варистора и предохранителя.Надо лишь заменить эти детали и техника заработает.Но если на плате не будет варистора а только предохранитель,а такое может быть,то электроника-процессоры,микросхемы и т.д. могут выйти из строя и ее ремонт
обойдется слишком дорого.Основные характеристики варистора: максимальная поглощаемая энергия Дж;максимальное напряжение,после которого срабатывает варистор и максимальное напряжение,которое он может выдержать;время срабатывания.

как подключить варистор и супрессор в цепь питания как работает варистор и супрессор

На платах,но намного реже, можно увидеть еще одну деталь,назначение которой точно такое-же как и у варистора,ее название-супрессор или защитный диод,TVS диод. Супрессор также давит высоковольтные импульсы,только быстрее варистора а напряжение,выше которого это произойдет указано на корпусе. Супрессоры могут быть симметричными,их выводы можно подключать без соблюдения полярности к переменному и постоянному напряжению и несимметричными,их подключают к постоянному напряжению с соблюдением полярности для выводов катод-анод.На корпусе у несимметричных супрессоров есть черта,в названии симметричных присутствует буква С и нет черты. На корпусе надпись 6КЕ20С-это значит мощность импульса до 600Вт,20-это пороговое напряжение,после которого сработает супрессор,С-это симметричный.

симметричные и несимметричные варисторы как их проверить мультиметром

Варисторы и симметричные супрессоры можно проверить омметром,их сопротивление будет высоким.Несимметричный супрессор будет прозваниваться как диод.Саму работу этих деталей,особенно тех,которые срабатывают при небольшом напряжении до 100В,можно проверить моторчиком от микроволновки.Этот мотор при раскрутке вырабатывает более 100В переменного напряжения,параллельно выводам мотора надо подключить деталь и вольтметр и увидеть,как эти детали не пропускают высокое напряжение к вольтметру.

УЗО плюс варистор как вариант защиты от повышенного напряжения

Идея проста — варистор включается в диагональ УЗО, т. е. между правым (или левым) верхним и левым (или правым) нижним зажимами УЗО. При напряжении, превышающем порог открытия варистора, через варистор начинает протекать ток. Этот ток УЗО воспринимает как ток утечки, и если он больше номинального тока срабатывания УЗО (например 30 мА), то УЗО срабатывает.

Точно также включается т. н. ДПН — датчик повышенного напряжения разработки МЭИ. Но ДПН надо ещё найти и купить (цена > 500 р), а варистор можно купить в любом радиомагазине за копейки. Вот это и подкупает.

Если решили сделать такую защиту, то первый вопрос, который встаёт перед вами — правильный выбор варистора. Варисторы отличаются прежде всего по классификационному напряжению. Классификационное напряжение (Uкл) — это напряжение постоянного тока, при котором варистор только-только начал открываться и ток через него достиг 1 мА. Как вы конечно же помните, переменное напряжение 220 В в розетке — это синусоида с амплитудой (220*1.41) В. Поэтому если выбрать порог срабатывания защиты в 250 В, то потребуется варистор с классификационным напряжением, равным 250*1.41=354 В. Вернее, не равным 354 В, а несколько меньше, т. к. при 354 В через варистор потечёт ток 1 мА, а нам нужен ток 30 мА для срабатывания УЗО (если УЗО на 30 мА). Так насколько же меньше? Сразу трудно сказать, т. к. это зависит от крутизны ВАХ варистора, а ВАХ варистора зависит от мощности варистора. Чем мощнее варистор, тем меньше будет разница в вольтах между классификационным напряжением и напряжением, при которым ток через варистор достигнет 30 мА. Навскидку могу сказать, что у варистора на 40 Дж эта разница составляет примерно 5 вольт. В итоге нам нужен 40-джоулевый варистор на 350 вольт.

Но в магазине вам наверняка скажут, что нет варисторов на 350 В, а есть на 390, 360 и 330. Именно с таким шагом выпускаются варисторы и тут ничего не поделаешь. Поэтому берём варистор на 360 В как самый близкий к искомому. Но тут ещё одна засада — точность Uкл — 10%, т. е. при плохом раскладе можно нарваться на варистор Uкл= 360+36 или 360-36 В. Последнее гораздо хуже первого, т. к. порог срабатывания нашей защиты сдвигается в диапазон допустимых напряжений сети (220+-10%). Поэтому берите уж сразу несколько варисторов, а требуемый варистор будем искать экспериментально, если конечно есть ЛАТР.

ЛАТР — это, как вы знаете, лабораторный автотрансформатор, он умеет повышать напряжение 220 В до нужного нам напряжения срабатывания защиты для отладки и проверки. Ещё понадобится вольтметр.

Итак, собираем схему. ЛАТР в розетку, выход ЛАТРА на УЗО, в диагонали УЗО — варистор. Вольтметр включаем на выход ЛАТРа, параллельно УЗО. Плавно поднимаем напряжение ЛАТРа до 250 и более вольт. Когда УЗО срабатывает, смотрим на вольтметр. Устраивает — оставляем этот варистор. Не устраивает — берём следующий. Не зацикливайтесь на цифре 250 В. Если защита благополучно срабатывает на 260 В, а варисторы кончились, то оставляйте 260! Вообще, выбор порога срабатывания тоже вопрос. В квартирах бывает и 250 В как норма. А большинство бытовых приборов выдерживает 260-270 В. В общем, думайте сами.

Если собранная вами защита работает и вам не приходится без конца бегать передёргивать УЗО, то вам повезло. Бывает так, что УЗО оказывается слишком уж быстродействующим и в результате наша схема будет срабатывать от каждого «чиха» в сети. Т. е. выключили чайник или пылесос, прошёл всплеск — схема сработала. И так без конца.


надежная защита от скачков напряжения

1 июля 2016

Варисторы – надежное средство для подавления скачков напряжения в первичных электрических цепях. Компания Littelfuse выпускает широкую линейку этих изделий, состоящую из нескольких серий, в числе которых – лидеры отрасли по рассеиваемой энергии, индустриальные варисторы серии C-III.

Чтобы быть уверенным в надежном функционировании разрабатываемого устройства, нужно уже на ранних этапах разработки продумать подавление скачков напряжения. Это может быть комплексной задачей, потому что электронные компоненты очень чувствительны к переходным процессам. Разработчик должен определить тип угрозы, из-за которой могут возникать скачки напряжения, и то, каким стандартам должно соответствовать устройство, исходя из области его применения. Варисторы чаще всего применяются для подавления скачков напряжения в первичных цепях. Компаний-производителей варисторов на рынке немало. Рассмотрим различные типы варисторов, остановимся на их физической сущности и сравним варисторы лидера рынка защитных компонентов – компании Littelfuse – с варисторами других популярных производителей – Epcos и Fenghua.

Варистор – электронный прибор, сопротивление которого нелинейно меняется с изменением подаваемого на него напряжения, его вольт-амперная характеристика (ВАХ) схожа с ВАХ двунаправленных диодов Зенера. Варистор состоит, в основном, из оксида цинка ZNO с небольшим содержанием висмута, кобальта, магния и других элементов. Варистор из оксида металла (Metal Oxide Varistor или MOV) спекается в процессе производства в керамический полупроводник с кристаллической микроструктурой, которая позволяет рассеивать очень большие энергии, поэтому варисторы часто используются для защиты от скачков напряжения, вызванных ударами молний, связанных с переходными процессами, с индуктивными нагрузками, электростатическими разрядами в цепях переменного и постоянного тока, а также в промышленных линиях питания. Помимо этого, варисторы используются в сетях с постоянным напряжением, например, в низковольтных источниках питания или автомобильных цепях. Процесс производства варисторов позволяет придать им разнообразную форму. Однако наиболее распространенным форм-фактором варисторов является диск c радиальными выводами.

Характеристики варистора

Тело варистора представляет собой изотропную гранулярную структуру оксида цинка ZnO (рисунок 1). Гранулы отделены друг от друга, и их граница разделения имеет ВАХ, схожую с p-n-переходом в полупроводниках. Эти границы при низких напряжениях имеют очень низкую проводимость, которая нелинейно увеличивается с увеличением напряжения на варисторе.

Рис. 1. Фотография гранулярной структуры варистора, сделанная с помощью электронного микроскопа

Симметричная ВАХ показана на рисунке 2. Благодаря ей варистор отлично справляется с подавлением скачков напряжения. Когда они появляются в цепи, сопротивление варистора уменьшается во множество раз: от почти непроводящего состояния до высокопроводящего, уменьшая импульс напряжения до безопасного для цепи значения. Таким образом, потенциально опасная для элементов цепи энергия входного импульса напряжения абсорбируется варистором и защищает компоненты, чувствительные к скачкам напряжения.

Рис. 2. Симметричная ВАХ варистора

В местах соприкосновения микрогранул варистора возникает эффект проводимости. Так как количество гранул в объеме варистора очень велико, абсорбируемая варистором энергия значительно превышает энергию, которая может пройти через единичный p-n переход в диодах Зенера. В процессе прохождения тока через варистор весь проходящий заряд равномерно распределяется по всему объему. Таким образом, количество энергии, которую может абсорбировать варистор, напрямую зависит от его объема. Величина рабочего напряжения варистора и максимального тока зависят от расстояния между электродами, между которыми находятся гранулы оксида цинка. Однако есть множество других технологических моментов, которые обуславливают эти электрические параметры: технология гранулирования и спекания, влияющая на размер гранул и их площадь соприкосновения, присоединение металлических выводов, покрытие варистора, легирующие добавки. Например, диапазон рабочих температур дисковых варисторов зависит от типа покрытия диска: у варисторов с эпоксидным покрытием диапазон -55…85°С, у фенолового покрытия, встречающегося у варисторов Littelfuse серии C-III, этот диапазон расширен до 125°С. Также расширенный диапазон рабочих температур имеет большинство серий варисторов для поверхностного монтажа.

Рассмотрим подробнее принцип работы варистора.

В его корпусе между металлическими контактами находятся гранулы со средним размером d (рисунок 3).

Рис. 3. Схематическое изображение микроструктуры металл-оксидного варистора

Токопроводящие гранулы оксида цинка со средним размером гранулы d разделены между собой межгранулярными границами.

При разработке варистора для заданного номинального напряжения Vn основным параметром является количество гранул n, заключенных между контактами, что, в свою очередь, влияет на размер варистора. На практике его материал характеризуется градиентом напряжения В/мм, измеренном в коллинеарном направлении с нормалью к плоскости варистора. Для контроля состава и условий производства градиент должен быть постоянным. Так как физические размеры варистора имеют определенные пределы, то сочетание примесей в составе прибора позволяет достичь заданного размера гранул и нужного результата.

Фундаментальным свойством ZnO-варистора является его практически постоянное падение напряжения на границах гранул во всем объеме. Наблюдения показывают, что вне зависимости от вида варистора, падение напряжения на границе соприкосновения гранул всегда составляет 2…3 В. Падение напряжения на границах гранул не зависит и от размера самих гранул. Таким образом, если опустить разные способы производства и легирования оксида цинка, то напряжение варистора будет зависеть от его толщины и размера гранул. Эта зависимость может быть легко выражена в следующем виде (формула 1):

, (1)

где d – средний размер гранулы.

Учитывая

,

получаем данные, представленные в таблице 1.

Таблица 1. Зависимость структурных параметров варистора от напряжения

Напряжение варистора Vn, В~ Средний размер
гранулы, мкм
n Градиент, В/мм
при 1 мА
Толщина варистора, мм
150 20 75 150 1,5
25 80 12 39 1

Напряжение варистора Vn – это напряжение на вольт-амперной характеристике, где происходит переход из слабопроводящего состояния на линейном участке графика в нелинейный режим высокопроводящего состояния. По общей договоренности для стандартизации измерений был выбран ток 1 мА.

Несмотря на то, что варисторы могут за несколько микросекунд абсорбировать большое количество энергии, они не могут продолжительно находиться в проводящем состоянии. Поэтому в некоторых случаях, когда, например, напряжение в сети на продолжительное время увеличивается до уровня срабатывания, варистор начинается сильно греться. Его перегрев может закончиться возгоранием (рисунок 4). Для защиты от этого стали применяться термисторы. Варистор со встроенным термистором защищен от перегрева, что продлевает его срок службы и защищает устройство от возможного возгорания.

Рис. 4. Результат увеличения напряжения в сети на продолжительное время

Проведем сравнительный анализ наиболее популярных варисторов производства компаний Littelfuse, Epcos и Fenghua с рабочим напряжением 250 и 275 В (АС rms) и диаметром диска 10, 14 и 20 мм.

Как видно из таблицы 2, рассеиваемая варистором энергия зависит не только от его размеров, но и от технологии производства и материалов, которые использованы для выпуска серии. Заметим, что серия индустриального класса С-III производства компании Littelfuse вышла на первое место, серия UltraMOV тоже показала очень высокие характеристики, оказавшись на уровне конкурентов – серии Advanced производства Epcos. Также можно отметить, что варисторы C-III при меньшем габарите (D = 14 мм) имеют большую энергию рассеивания, чем стандартные серии конкурентов, имеющие большие размеры (D = 20 мм), а разница в рассеиваемой энергии между качественными варисторами в корпусе D = 20 мм и стандартными варисторами в корпусе D = 10 мм может отличаться на порядок.

Таблица 2. Сравнительный анализ наиболее популярных варисторов производства компаний Littelfuse, Epcos и Fenghua

Наименование Производитель Серия D, мм VRMS, В Imax (8/20 мкс), А Wmax (2 мс), Дж
V275LA40CP Littelfuse C-III 20 275 10000 320
V250LA40CP Littelfuse C-III 20 250 10000 300
B72220S2271K101, S20K275E2 Epcos AdvanceD 20 275 10000 215
B72220S2251K101, S20K250E2 Epcos AdvanceD 20 250 10000 195
V20E275P Littelfuse UltraMOV® 20 275 6500 190
V20E250P Littelfuse UltraMOV® 20 250 6500 170
B72220S0271K101, S20K275 Epcos StandarD 20 275 8000 151
V275LA20CP Littelfuse C-III 14 275 6500 145
FNR-20K431 Fenghua General 20 275 6500 140
B72220S0251K101, S20K250 Epcos StandarD 20 250 8000 140
V250LA20CP Littelfuse C-III 14 250 6500 135
FNR-20K391 Fenghua General 20 250 6500 130
B72214S2271K101, S14K275E2 Epcos AdvanceD 14 275 6000 110
V14E275P Littelfuse UltraMOV® 14 275 4500 110
B72214S2251K101, S14K250E2 Epcos AdvanceD 14 250 6000 100
V14E250P Littelfuse UltraMOV® 14 250 4500 100
FNR-14K431 Fenghua General 14 275 4500 75
B72214S0271K101, S14K275 Epcos StandarD 14 275 4500 71
FNR-14K391 Fenghua General 14 250 4500 70
V275LA10CP Littelfuse C-III 10 275 3500 70
B72214S0251K101, S14K250 Epcos StandarD 14 250 4500 65
V250LA10CP Littelfuse C-III 10 250 3500 60
B72210S2271K101, S10K275E2 Epcos AdvanceD 10 275 3500 55
V10E275P Littelfuse UltraMOV® 10 275 2500 55
B72210S2251K101, S10K250E2 Epcos AdvanceD 10 250 3500 50
V10E250P Littelfuse UltraMOV® 10 250 2500 50
FNR-10K431 Fenghua General 10 275 2500 45
B72210S0271K101, S10K275 Epcos StandarD 10 275 2500 43
FNR-10K391 Fenghua General 10 250 2500 40
B72210S0251K101, S10K250 Epcos StandarD 10 250 2500 38

Обзор варисторов производства компании Littelfuse c разбивкой на серии и области применения представлен в таблице 3.

Таблица 3. Области применения варисторов Littelfuse

Сегмент Типовое применение и примеры Серия Технология SMD-монтаж
Низковольтное оборудование, одноплатные устройства Наладонные и портативные приборы, контроллеры, измерительное оборудование, компьютеры, дистанционные датчики, порты ввода/вывода и интерфейсы, медицинское оборудование СН MOV +
MA, ZA, RA, UltraMOV, CIII MOV
ML, MLE, MLN, MHS MLV +
Электросети, сетевые фильтры Источники бесперебойного питания, измерители мощности, источники питания переменного напряжения, LED-драйверы, блоки питания, промышленные источники питания, автоматы, сетевые фильтры, бытовая электроника, управление питанием TMOV, UltraMOV, CIII, LA, HA, HB, HG, HF, DHB, TMOV34S, RA MOV
SM20, SM7, CH MOV +
Автомобильная электроника ABS, шины данных, контроллеры электродвигателей, сервоприводы, подушки безопасности, управление зеркалами, стеклоподъемниками, щетками SM7, CH MOV
ZA, LV UltraMOV MOV
AUML, ML, MLE, MLN, MHS MLV +
Телекоммуникационное оборудование Сотовые и DECT-телефоны, роутеры, модемы, сетевые карты, защита абонентского оборудования, T1/E1/ISDN, защита шин данных SM7, CH MOV
ZA, LV UltraMOV MOV
SM20, SM7, ML, MLE, MLN, MHS MLV +
Мощное индустриальное оборудование Силовые реле, соленоиды, драйверы электродвигателей, источники питания, роботы, большие двигатели/насосы/компрессоры DA/DB, BA/BB, CA, HA, HB, HC, HG, HF, DHB, TMOV34S, CIII, UltraMOV MOV

Литература

  1. http://www. littelfuse.com/.
  2. Electronics Circuit Protection Product Selection Guide.
  3. http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/product_catalogs/littelfuse_product_selection_guide.pdf.pdf.
  4. Metal-Oxide Varistors (MOVs).
  5. http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/product_catalogs/littelfuse_varistor_catalog.pdf.pdf.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Наши информационные каналы

Самостоятельный ремонт импульсного блока питания компьютера

Всем известно, что техника работает на волшебном белом дыме, и когда он выходит — техника умирает. Когда в розетке скачет напряжение, нам представляется уникальная возможность стать свидетелями подобного чудесного явления. Так ко мне попал компьютерный блок питания CFI-S150X.

Найти в продаже блоки питания для корпусов формата mini-ITX крайне сложно. Об этом я уже рассказывал в статье о больших проблемах маленьких ITX. Однако, в некоторых случаях, с ремонтом импульсного блока питания компьютера сможет справиться даже начинающий радиолюбитель.

Сегодня я расскажу об этой простой неисправности и варисторах, а вы в комментариях напишите свои предположения для чего нужна обычная электрическая лампочка при ремонте блока питания.

После вскрытия корпуса блока питания, любой начинается с внешнего осмотра. На плате был обнаружен сгоревший предохранитель и ещё одна распавшаяся на части деталь, сильно напоминающая конденсатор. На самом деле это был варистор.

Что такое варистор и для чего он нужен

Само слово «варистор» состоит из сочетания двух слов VARIable resiSTOR что должно означать изменяемое сопротивление. Однако это не переменный резистор и вручную тут ничего не меняется. Варистор сам изменяет значение своего сопротивления при изменении напряжения на нем и служит для подавления кратковременных скачков напряжения, тем самым защищая чувствительные электронные схемы.

Если импульс перенапряжения был слишком большой и мощный, то варистор выходит из строя. Порой его корпус трескается или раскалывается на несколько частей, как в моём случае. Варисторы подсоединяют параллельно нагрузке после предохранителей, и при броске входного напряжения основной ток протекает через них, а не через аппаратуру.

На графике выше видно как зависит проводимость варистора от приложенного к нему напряжения. При нормальном напряжении варистор пропускает через себя пренебрежительно малый ток, а при определённом пороговом напряжении он открывается и пропускает через себя весь ток, выжигая предохранитель и обесточивая нагрузку.

В блоке питания CFI-S150X используется варистор с маркировкой 7N241K, где цифра 7 соответсвует диаметру устройства (то есть равна 7 мм), а 241 – максимально допустимый показатель напряжения в вольтах. Точно такого мне найти не удалось, потому заменил на варистор с маркировкой 10D241K.

Маркировка несколько отличается, ведь производители вправе устанавливать свою собственную. Тут главное соблюдать допустимый показатель напряжения, а диаметр можно взять и чуть больше — на работу устройства это никак не повлияет. После замены варистора оставалось поставить новый предохранитель и проверить работу блока питания (тут то и нужна лампа накаливания и в следующий раз расскажу для чего).

Запустить блок питания без компьютера можно соединив перемычкой зелёный и чёрный провод на колодке.

В моём случае всё заработало. Убедившись с помощью мультиметра в наличие выходных напряжений 5B и 12В на разъёме, ремонт блока питания можно считать оконченным.

P.S. Хотел ещё выложить схему блока питания CFI-S150X, но её мне найти не удалось. Зато нашёл один форум, где его работа хорошо расписана (правда по польски): https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2279503.html

Может кому пригодится в будущем ремонте. Там была другая проблема — не было дежурки +5VSTB и помогла замена диодов D7 и D8 на LL4148.

Подписывайтесь на канал Яндекс. Дзен и узнавайте первыми о новых материалах, опубликованных на сайте.

Если считаете статью полезной,
не ленитесь ставить лайки и делиться с друзьями.

Выберите правильные варисторы для защиты цепей от перенапряжения

Варисторы, также называемые металлооксидными варисторами (MOV), используются для защиты чувствительных цепей от различных условий перенапряжения. По сути, эти нелинейные устройства, зависящие от напряжения, имеют электрические характеристики, аналогичные соединенным между собой стабилитронам.

Загрузить статью в формате .PDF

Переходные процессы напряжения Варисторы обладают высокой долговечностью, которая необходима для выдерживания повторяющихся импульсных токов с высокой пиковой нагрузкой и переходных процессов с высокой энергией.Они также предлагают широкий диапазон напряжений, высокое потребление энергии и быструю реакцию на скачки напряжения. Пиковый ток составляет от 20 до 70000 А, а пиковая мощность — от 0,01 до 10 000 Дж.

В данном контексте «переходные процессы напряжения» определяются как кратковременные всплески электрической энергии. В электрических или электронных схемах, которые варисторы призваны защищать, эта энергия может выделяться либо предсказуемым образом посредством контролируемых переключающих действий, либо случайным образом индуцироваться в цепи от внешних источников.Общие источники включают:

Молния: Фактически, переходные процессы, вызванные молнией, не являются результатом прямого удара. Удар молнии создает магнитное поле, которое может вызвать переходные процессы большой величины в близлежащих электрических кабелях. Удар из облака в облако может повлиять как на воздушные, так и на подземные кабели. Результат также непредсказуем — удар, который происходит на расстоянии мили, может генерировать 70 В в электрических кабелях, а другой может генерировать 10 кВ на расстоянии 160 ярдов.
Коммутация индуктивной нагрузки: Генераторы, двигатели, реле и трансформаторы представляют собой типичные источники индуктивных переходных процессов.Включение и выключение индуктивных нагрузок может привести к возникновению высокоэнергетических переходных процессов, которые усиливаются по мере увеличения нагрузки. Когда индуктивная нагрузка отключена, коллапсирующее магнитное поле преобразуется в электрическую энергию, которая принимает форму двойного экспоненциального переходного процесса. В зависимости от источника эти переходные процессы могут достигать сотен вольт и сотен ампер с длительностью 400 мс. Из-за различных размеров нагрузки будет различаться форма волны, продолжительность, пиковый ток и пиковое напряжение переходных процессов.Как только эти переменные будут приближены, разработчики схем смогут выбрать подходящий тип подавителя.
Электростатический разряд (ESD): Эта энергия является результатом дисбаланса положительных и отрицательных зарядов между объектами. Он характеризуется очень быстрым временем нарастания и очень высокими пиковыми напряжениями и токами.

Основы варистора

Варисторы в основном состоят из массивов шариков из оксида цинка (ZnO), в которых ZnO был заменен небольшими количествами других оксидов металлов, таких как висмут, кобальт или марганец. В процессе производства MOV эти шарики спекаются (плавятся) в керамический полупроводник. Это создает кристаллическую микроструктуру, которая позволяет этим устройствам рассеивать очень высокие уровни переходной энергии по всей своей массе. После спекания поверхность металлизируется, а выводы крепятся пайкой.

Благодаря высокому рассеиванию энергии MOV, они могут использоваться для подавления молний и других высокоэнергетических переходных процессов, встречающихся в сетях переменного тока. Они способны выдерживать большое количество энергии и отводить эту потенциально разрушительную энергию от чувствительной электроники, расположенной ниже по потоку.MOV, которые также используются в цепях постоянного тока, имеют различные форм-факторы (рис. 1) .


1. Металлооксидные варисторы (MOV) доступны в различных форм-факторах и размерах для широкого диапазона приложений. Тип диска с радиальными выводами является наиболее распространенным.

Многослойные варисторы

Многослойные варисторы (MLV) обращаются к определенной части спектра переходных напряжений: среде печатной платы. Несмотря на меньшую энергию, переходные процессы от электростатического разряда, индуктивного переключения нагрузки и даже остатки грозовых перенапряжений в противном случае могут достичь чувствительных интегральных схем на плате.MLV также изготавливаются из материалов ZnO, но они изготавливаются с переплетенными слоями металлических электродов и производятся в керамических корпусах без свинца. Они предназначены для перехода из состояния с высоким импедансом в состояние проводимости при воздействии напряжений, превышающих их номинальное напряжение.

MLV

выпускаются с кристаллами разного размера и способны рассеивать значительную энергию скачков напряжения для своего размера. Таким образом, они подходят как для систем подавления переходных процессов, так и для линий передачи данных и источников питания.

Руководство по применению

При выборе подходящего MOV для конкретного применения защиты от перенапряжения разработчик схемы должен сначала определить рабочие параметры защищаемой цепи, в том числе:

• Условия цепи, такие как пиковое напряжение и ток во время выброса
• Постоянное рабочее напряжение MOV (должно быть на 20% выше максимального напряжения системы при нормальных условиях)
• Количество скачков, которое должен выдержать MOV
• Допустимое допустимое отклонение — сквозное напряжение для защищаемой цепи
• Любые стандарты безопасности, которым цепь должна соответствовать

Для простоты в этом примере предположим, что целью является выбор низковольтного дискового MOV постоянного тока для следующих условий и требований схемы:

• Цепь постоянного тока 24 В
• Форма кривой тока для скачка напряжения 8 × 20 мкс; форма волны напряжения равна 1. 2 × 50 мкс (это типичные стандартные формы сигналов)
• Пиковый ток во время скачка = 1000 A
• MOV должен выдерживать 40 скачков
• Другие компоненты схемы (управляющая ИС и т. Д.) Должны быть рассчитаны на выдерживает 300 В максимум

Шаг 1: Чтобы найти номинальное напряжение MOV, учитывайте запас в 20% для учета выбросов напряжения и допусков источника питания: 24 В постоянного тока × 1,2 = 28,8 В постоянного тока. Учитывая, что ни один варистор не имеет номинального напряжения ровно 28,8 В, проверьте спецификации для 31-В постоянного тока MOV.

Шаг 2: Чтобы определить, какой размер диска MOV использовать, сначала определите серию MOV, которая минимально соответствует требованиям к перенапряжению 1000-A. Изучив приведенную выше таблицу, можно предположить, что MOV диаметром 20 мм с максимальным постоянным напряжением 31 В постоянного тока (номер детали V20E25P) является возможным решением, отвечающим требованиям.

Шаг 3: Используйте кривые номинальных значений импульсов (рис. 2) в том же листе данных, чтобы определить импульсные возможности относительно 40 импульсов при требовании 1000-А.


2. В таблице данных MOV будет представлена ​​кривая мощности импульсов; этот пример для 20-мм MOV.

Шаг 4: Используйте кривую V-I (рис. 3) в таблице данных MOV, чтобы убедиться, что напряжение утечки будет меньше потолочного значения 300 В.


3. В таблице данных MOV также будет представлена ​​кривая зависимости напряжения от тока, такая как кривая максимального напряжения фиксации для 20-мм устройства на рис. 2.

Защита MOV от теплового разгона

Поглощение варистором переходной энергии во время скачка напряжения вызывает локальный нагрев внутри компонента, что в конечном итоге приводит к его ухудшению.Если оставить без защиты, деградация варистора может увеличить нагрев и тепловой пробой. Таким образом, все большее количество устройств защиты от перенапряжения на основе варисторов предлагают встроенную функцию теплового отключения. Он обеспечивает дополнительную защиту от катастрофических отказов и опасностей пожара, даже в экстремальных обстоятельствах, когда варистор выходит из строя или при длительном перенапряжении.

MOV

рассчитаны на определенные рабочие напряжения сети переменного тока. Превышение этих пределов путем применения устойчивого состояния аномального перенапряжения может привести к перегреву и повреждению MOV.

MOV имеют тенденцию постепенно ухудшаться после большого всплеска или нескольких небольших всплесков. Это ухудшение приводит к увеличению тока утечки MOV; в свою очередь, это приводит к повышению температуры MOV даже при нормальных условиях, таких как рабочее напряжение 120 или 240 В переменного тока. Тепловой разъединитель рядом с MOV (рис. 4) можно использовать для определения повышения температуры MOV, пока он продолжает ухудшаться до состояния конца срока службы. В этот момент тепловой разъединитель размыкает цепь, удаляя из нее неисправный MOV и тем самым предотвращая потенциальный катастрофический отказ.


4. Термический разъединитель может размыкать цепь, предотвращая катастрофический отказ неисправного MOV.

Драйверы светодиодов и освещения

Как правило, большинство источников питания светодиодов являются источниками постоянного тока и часто называются драйверами светодиодов. Их можно приобрести в виде готовых сборок, содержащих MOV, для удовлетворения требований к помпажам более низкого уровня.

Обычно драйверы рассчитаны на перенапряжение в диапазоне от 1 до 4 кВ. Варистор диаметром от 7 до 14 мм обычно устанавливается после предохранителя в сети переменного тока.Однако, чтобы обеспечить более высокий уровень защиты от перенапряжения для освещения, установленного на открытом воздухе в условиях воздействия перенапряжения, OEM-производители наружного освещения могут захотеть добавить устройства защиты от перенапряжения (SPD) на входных линиях переменного тока своих светильников перед драйвером светодиода.

Пример конструкции MOV: Промышленные двигатели

Одним из аспектов защиты двигателя переменного тока является способность самого двигателя выдерживать скачки напряжения. В параграфе 20.36.4 стандарта NEMA для двигателей-генераторов MG-1 единичное значение перенапряжения определяется как:

u × V L-L (или 0.816 × V L-L )

, где VL-L — линейное напряжение системы переменного тока.

Для переходного времени нарастания от 0,1 до 0,2 мкс на обмотках статора требуется удвоенное значение импульсной способности. Когда время нарастания достигает 1,2 мкс или больше, указывается в 4,5 раза больше единицы. В случае внешних переходных процессов, таких как молния, это будет соответствовать допустимому импульсному напряжению 918 В PEAK для двигателя 230 В (ток полной нагрузки = 12 А) в условиях высокого напряжения 250 В.(Удары молнии могут превышать эти значения, поэтому для защиты обмоток статора также потребуется элемент подавления. )

Загрузить статью в формате .PDF

Еще одно соображение — рабочие температуры. Предположим, что рабочая температура окружающей среды для этого приложения находится в диапазоне от 0 до + 70 ° C. Это будет в пределах номинала MOV от -40 до + 85 ° C, и не будет необходимости в снижении номинальных значений импульсного тока или энергии в этом диапазоне температур. Принимая во внимание допуск на высокое напряжение, MOV с номиналом 275 В переменного тока может быть выбранным для этого примера.При использовании однофазного двигателя среднего размера мощностью 2 л.с. требуемый импульсный ток MOV будет определяться пиковым током, индуцированным в источнике питания двигателя. Предполагая, что электродвигатель обслуживается, а полное сопротивление линии составляет 2 Ом, было определено, что возможен удар молнии 3 кА.
В этом случае в одном листе данных указано максимальное напряжение ограничения 3 кА при 900 В, что ниже предполагаемой выдерживаемой способности обмотки статора 918 В. Если бы срок службы двигателя был оценен в 20 лет и определен как способный выдержать 80 переходных процессов молнии в течение срока службы, кривые импульсной характеристики в таблице данных подтвердили бы рейтинг 100+ скачков.

Для более подробного объяснения того, как согласовать MOV с приложениями, ознакомьтесь с «Руководством по проектированию варисторов постоянного тока».

Варистор | Типы резисторов | Руководство по резистору

Что такое варистор?

Варистор — это резистор, зависящий от напряжения (VDR). Сопротивление варистора является переменным и зависит от приложенного напряжения. Слово состоит из частей слов « var iable res istor . Их сопротивление уменьшается с увеличением напряжения.В случае чрезмерного увеличения напряжения их сопротивление резко падает. Такое поведение делает их пригодными для защиты цепей во время скачков напряжения. Причины скачка напряжения могут включать удары молнии и электростатические разряды. Наиболее распространенный тип VDR — это металлооксидный варистор или MOV.

Определение

Варисторы — это нелинейные двухэлементные полупроводники, сопротивление которых падает с увеличением напряжения. Резисторы, зависящие от напряжения, часто используются в качестве ограничителей перенапряжения для чувствительных цепей.

Пакеты

Вот несколько примеров часто встречающихся пакетов. Блоки используются для более высоких номинальных мощностей.

Диск Блок С радиальными выводами Осевые выводы

Характеристики

Зависимый от напряжения резистор имеет нелинейно изменяющееся сопротивление, зависящее от приложенного напряжения.Импеданс высокий в условиях номинальной нагрузки, но резко снизится до низкого значения при превышении порогового значения напряжения, напряжения пробоя. Они часто используются для защиты цепей от чрезмерных переходных напряжений. Когда схема подвергается воздействию переходного процесса высокого напряжения, варистор начинает проводить и ограничивает переходное напряжение до безопасного уровня. Энергия падающего импульса частично проводится и частично поглощается, защищая цепь.

Наиболее распространенным типом является варистор на основе оксида металла (MOV).Они состоят из спеченной матрицы зерен оксида цинка (ZnO). Границы зерен обеспечивают полупроводниковые характеристики P-N-перехода, подобные диодному переходу. Матрицу из случайно ориентированных зерен можно сравнить с большой сетью диодов, включенных последовательно и параллельно. Когда прикладывается низкое напряжение, протекает лишь очень небольшой ток из-за обратной утечки через переходы. Однако при приложении высокого напряжения, превышающего напряжение пробоя, переходы испытывают лавинный пробой, и может течь большой ток.Такое поведение приводит к нелинейным вольт-амперным характеристикам.

Соотношение между током (I) и напряжением (V) на клеммах обычно описывается следующим образом:

Член α описывает степень нелинейности. На рис. 1 показаны характеристические кривые варистора MOV (высокий α) и SiC (низкий α).

Важными параметрами выбора являются напряжение фиксации, пиковый ток, максимальная энергия импульса, номинальное напряжение переменного / постоянного тока и ток в режиме ожидания.При использовании в линиях связи паразитная емкость также является важным параметром. Высокая емкость может действовать как фильтр для высокочастотных сигналов или вызывать перекрестные помехи, ограничивая доступную полосу пропускания линии связи.

Варисторы

используются для кратковременной защиты в случае высоких переходных скачков напряжения порядка 1-1000 микросекунд. Однако они не подходят для устойчивых скачков напряжения. Если энергия переходного импульса в джоулях (Дж) слишком высока и значительно превышает абсолютные максимальные значения, они могут расплавиться, загореться или взорваться.

MOV деградируют под воздействием повторяющихся скачков напряжения. После каждого всплеска напряжение ограничения MOV сдвигается немного ниже, насколько это зависит от номинальной мощности MOV по отношению к импульсу. По мере того, как напряжение ограничения падает все ниже и ниже, возможный режим отказа — частичное или полное короткое замыкание, когда напряжение ограничения падает ниже напряжения защищаемой линии. Эта ситуация может привести к возгоранию. Во избежание возгорания их часто подключают последовательно с плавким предохранителем, который отключает MOV в случае перегрева.Чтобы ограничить деградацию, рекомендуется использовать настолько высокое напряжение фиксации, насколько позволяет защищаемая цепь, чтобы ограничить степень воздействия скачков напряжения.

Приложения

Нелинейная характеристика варистора делает их идеальными для использования в качестве устройств защиты от перенапряжения. Источниками переходных процессов высокого напряжения могут быть, например, удары молнии, электростатические разряды или индукционные разряды от двигателей или трансформаторов. Например, они часто используются в удлинителях для защиты от перенапряжений.Специальные типы с малой емкостью защищают линии связи. Эти VDR полезны для самых разных приложений, в том числе:

  • Защита телефонных и других линий связи
  • Аппаратура радиосвязи подавления переходных процессов
  • Сетевые фильтры для защиты от перенапряжения
  • Сетевые фильтры для систем кабельного телевидения
  • Защита источника питания
  • Защита микропроцессора
  • Защита электронного оборудования
  • Защита уровня платы низкого напряжения
  • Ограничитель скачков напряжения (TVSS)
  • Защита автомобильной электроники
  • Промышленная защита переменного тока высокой энергии

Типы

Наиболее важные типы:

  • Варистор из оксида металла — описанный выше MOV представляет собой нелинейный ограничитель переходных процессов, состоящий из оксида цинка (ZnO)
  • Варистор из карбида кремния — Одно время это был самый распространенный тип, прежде чем MOV появился на рынке. В этих компонентах используется карбид кремния (SiC). Они интенсивно используются в приложениях большой мощности и высокого напряжения. Недостатком этих устройств является то, что они потребляют значительный ток в режиме ожидания, поэтому требуется последовательный разрыв для ограничения энергопотребления в режиме ожидания.

Альтернативные типы устройств подавления скачков напряжения включают:

  • Селеновые элементы — в этих подавителях используются селеновые выпрямители, обеспечивающие высокоэнергетический обратный ток пробоя. Некоторые селеновые элементы обладают целебными свойствами, что позволяет им выдерживать разряды высокой энергии.Однако они не обладают зажимной способностью современных MOV.
  • Стабилитроны — устройство подавления переходных процессов, в котором используется кремниевый выпрямитель. У них есть возможность фиксировать очень постоянное напряжение. Главный недостаток этих компонентов заключается в том, что они обладают ограниченной способностью рассеивать энергию.
  • Устройства лома — Устройство лома замыкает скачок напряжения на землю, это короткое замыкание будет продолжаться до тех пор, пока ток не станет ниже определенного очень низкого уровня. Создание эффекта запаздывания или следования за усилением.Примеры ломовых устройств:
    • Газоразрядная трубка (GDT) или искровой разрядник — эти устройства проводят после образования проводящей искры, недостаток в том, что они срабатывают относительно долго, преимуществом является большая токонесущая способность.
    • Тиристорное устройство защиты от перенапряжения (TSPD) — имеет такие же характеристики, что и GDT, но может действовать намного быстрее.

Обозначение варистора

Для варистора используется следующий символ.Он изображен как переменный резистор, который зависит от напряжения, U.

Обозначение варистора Стандарт IEC

ресурсов

Книги

Онлайн

Что такое варистор против диода TVS? Как выбрать лучший варистор для защиты вашей схемы

Что такое варистор против диода TVS? Как выбрать лучший варистор для защиты вашей схемы

Варистор — это устройство, сопротивление которого изменяется в зависимости от напряжения на его выводах, но в нелинейной зависимости. Некоторые электрические устройства демонстрируют такое поведение, но термин «варистор» зарезервирован для компонентов, которые рассеивают энергию в твердом материале, а не в переходе.

В нормальных условиях эксплуатации варистор действует как разомкнутая цепь с высоким импедансом. Преимущество нелинейной зависимости между сопротивлением и напряжением становится очевидным при наличии высокого переходного напряжения. Сопротивление варистора уменьшается с увеличением напряжения, и он ограничивает напряжение до безопасного уровня, эффективно защищая параллельные компоненты в цепи.

Варистор против диода TVS

Способность защищать чувствительные части схемы от высоких переходных напряжений — это та же функция, что и TVS-диод. Есть заметные различия при сравнении варистора и TVS-диода, которые мы рассмотрим.

Варисторы — это двунаправленные компоненты, подходящие как для цепей переменного, так и для постоянного тока. Они бывают разного дизайна. Самая популярная конструкция — радиальный диск — очень напоминает конденсатор, но не следует путать с ним.

Какие типы варисторов использовать?

Варисторы могут изготавливаться из разных материалов. Их состав определяет их электрические свойства. Изучение и сравнение характеристик различных варисторов позволяет проводить интересные эксперименты и исследования. Коммерческие производственные компании даже создали собственные смеси.

Отношение тока к напряжению варистора можно выразить с помощью следующего соотношения:

I = кВ

Где K и — постоянные варистора.K является функцией геометрии варистора и определяет степень нелинейности сопротивления, испытываемого устройством. Высокое значение обычно означает лучший зажим. Для идеального резистора с линейным соотношением V-I это 1.

Самый распространенный тип варистора на рынке сегодня — это металлооксидный варистор, MOV.

Ищете металлооксидные варисторы? В магазине MDE Semiconductor представлен широкий ассортимент варисторов, тиристоров, TVS-диодов

Однако до того, как были представлены MOV, предпочтительным варистором был карбид кремния SiC. Варисторы из SiC производятся путем сплавления зерен SiC вместе для образования керамической основы и объединения добавок, таких как графит, различные соли и оксиды, для улучшения свойств конечного материала. Недостатком варисторов на основе SiC, и почему MOV в значительной степени их заменили, является значительное количество электрического тока, который они потребляют в режиме ожидания. Варисторы на основе SiC имеют типичную мощность в диапазоне 3-7.

С другой стороны, MOV имеют более высокие значения по сравнению с варисторами SiC, между 20-50. В процессе производства оксиды металлов, а именно оксид цинка (ZnO), сплавлены в керамическую основу и объединены с такими добавками, как оксиды висмута, марганца или кобальта.Типичное распределение — 90% ZnO и 10% добавок. Полученный материал имеет поликристаллическую микроструктуру, которая может рассеивать большое количество энергии по всей своей массе. Затем материал помещается между металлическими электродами.

В оставшейся части этой статьи варисторы будут относиться к MOV.

Как варисторы защищают схемы от высоких переходных напряжений на уровне микроструктуры

Переходные напряжения — это временные скачки напряжения, которые могут возникнуть в результате колебаний источника питания, ударов молнии, переключения индуктивной нагрузки, электростатического разряда и т. Д.Последствия этих переходных процессов могут варьироваться от незначительных до катастрофических, отсюда и необходимость защиты от их возникновения.

Кристаллическая структура MOV состоит из случайно ориентированных зерен оксида металла, которые являются проводниками, разделенными резистивной межзеренной границей. Эти границы демонстрируют полупроводниковые характеристики P-N-перехода.

В цепи, работающей нормально и испытывающей низкое напряжение, в варисторе течет лишь небольшая величина тока, вызванная обратной утечкой через переходы.Когда прикладывается высокое переходное напряжение, которое превышает напряжение пробоя варистора, на переходах происходит лавинный пробой, и варистор становится проводником (варистор ограничивает напряжение до безопасного уровня, когда он проводит).

Важно отметить, что варисторы не могут обеспечить защиту от непрерывного скачка напряжения, даже если величина напряжения значительно ниже, чем переходные напряжения, для которых он предназначен. В этом случае разработчик схем должен рассмотреть другие варианты между варистором и TVS-диодом.

Технические характеристики, которые необходимо знать перед выбором варистора

Длительный срок службы варистора и его эффективность при обеспечении требуемого уровня защиты зависит от использования варистора в правильной цепи и соблюдения спецификаций производителя.

Ниже приведены типовые характеристики, включенные в листы технических данных, предоставленные производителями. Кроме того, предоставляются кривые номинальных значений импульсов или диаграммы возможностей повторяющихся скачков напряжения, которые рисуют картину типов событий, которые могут выдерживать варисторы.

Номинальное напряжение: Максимальное продолжительное напряжение постоянного или синусоидального среднеквадратичного значения, которое может быть приложено.

    • Напряжение ограничения: напряжение на клеммах варистора, при котором он замыкается.

  • Импульсный ток: Максимальный пиковый ток данной формы волны для указанной длительности импульса, который может быть приложен к варистору без его выхода из строя.

  • Ток утечки (ток в режиме ожидания): ток, протекающий через варистор, когда он находится в разомкнутом состоянии (непроводящее состояние ниже напряжения ограничения).Ток указан для данного напряжения на варисторе.

  • Максимальное поглощение энергии: максимальное количество энергии, которое варистор может рассеять за заданную длительность импульса заданной формы волны
  • Емкость: Типичный диапазон от 100 до 1000 пФ
  • Время отклика: Время, за которое варистор переходит из непроводящего состояния в проводящее состояние после подачи номинального напряжения. То есть продолжительность, в течение которой схема подвергается воздействию переходного напряжения до тех пор, пока варистор не снизит напряжение.

Порядок выбора лучшего варистора для вашей схемы

Приведенные ниже шаги представляют собой быстрое и приблизительное руководство по выбору лучшего варистора для вашей конструкции.

Ищете металлооксидные варисторы? В магазине MDE Semiconductor представлен широкий ассортимент варисторов, тиристоров, TVS-диодов

  1. Понимать нормальные условия работы схемы для определения рабочего напряжения варистора

Максимально допустимое рабочее напряжение выбранного варистора должно быть равно или немного превышать рабочее напряжение (переменного или постоянного тока) цепи.Допустимо увеличение на 10-15%.

  1. Приблизительное значение энергии, поглощаемой варистором во время переходного процесса

Номинальная мощность варистора — это мера максимально допустимой энергии для указанного импульса и продолжительности тока при приложении постоянного напряжения.

Если переходный процесс вызван разрядом индуктивности (например, трансформатора), энергию источника можно легко вычислить. Выберите варистор с показателем поглощения энергии, который равен или немного превышает значения энергии, связанные с событием, которое может возникнуть в цепи.Однако если переходное напряжение вызвано внешним событием, величина энергии источника неизвестна. В этом сценарии необходимо следовать процедуре аппроксимации для оценки энергии с использованием имеющейся в вашем распоряжении информации (тестирование, математическое приближение или графическая итерация).

3. Определите пиковый переходной ток через варистор (импульсный ток)

Если переходной процесс вызван индуктивностью, пиковый ток не будет превышать ток катушки индуктивности во время переключения.Рабочее напряжение, определенное на шаге 1, сузило выбор варисторов до полезного диапазона моделей. Графический анализ также может быть выполнен для определения переходного тока из характеристических кривых V-I, зная переходное напряжение и полное сопротивление источника.

4. Определите требования к средней рассеиваемой мощности варистора

Требуемая рассеиваемая мощность — это энергия, генерируемая за импульс, умноженная на количество импульсов в секунду.Номинальная мощность выбранного варистора должна быть эквивалентной или превышать это значение. Напомним, что варисторы не являются устройствами регулирования мощности и не подходят там, где периодически возникают переходные процессы.

  1. Выберите модель с требуемой характеристикой фиксации напряжения

Ограничивающее напряжение выбранного варистора должно приблизительно соответствовать максимальному напряжению, которое должны испытывать компоненты, расположенные ниже по сети.

Варисторы

Желательные свойства варисторов делают их полезными для подавления переходных процессов как в бытовых, так и в промышленном оборудовании.Некоторые примеры практического использования:

  • Защита телекоммуникационных линий и оборудования: смартфоны, блоки питания, зарядные устройства
  • Protect Промышленное контрольное оборудование: системы дистанционного управления, управление машинами, системы сигнализации, бесконтактные переключатели, ЖК-дисплеи
  • Защита силовой электроники: мостовые выпрямители, электросварка, импульсное питание, мощные преобразователи тока, преобразователи постоянного / переменного тока, силовые полупроводники
  • Защита энергетического оборудования: трансформаторы, обмотки двигателя и генератора, индукторы, счетчик электроэнергии
  • Защита автомобильного электрооборудования: блоки управления двигателя, выпрямители генератора, системы центрального замка, бортовые компьютеры, двигатели стеклоочистителей, светофор, светофоры
  • Protect Medical Equipment: Диагностическое оборудование, терапевтическое оборудование, блоки питания
  • Защита бытовой электроники и микропроцессоров: телевизоры, компьютеры, средства управления стиральными машинами, диммеры, лампы, термостаты, удлинители для защиты от перенапряжения

При выходе из строя варисторов: их ограничения

Варисторы

имеют несколько ограничений, связанных с их конструкцией и способом поглощения переходной энергии. После многих крупных переходных процессов варисторы разрушаются (разрушается керамический слой). В их ухудшенном состоянии величина тока утечки через варистор увеличивается, что приводит к повышению температуры, даже когда цепь работает нормально. Если варистор не защищен, повышенный нагрев может привести к тепловому разгоне.

Так зачем нам продолжать использовать варисторы, учитывая эту хорошо известную и опасную неизбежность? Ответ кроется в варисторах современного поколения со встроенной функцией теплового отключения.Тепловой разъединитель обнаруживает повышение температуры MOV по мере ее ухудшения. Когда срок службы варистора истечет, тепловой выключатель размыкает цепь, защищая от возгорания.

Варистор против диода TVS

Подобно варисторам, TVS-диоды являются устройствами подавления переходных напряжений, которые используются для защиты электронных компонентов. Какой из них выбрать, зависит от того, какой реакции вы хотите добиться в своей цепи. В общем, лучшая защита будет иметь быстрое время отклика, низкое напряжение зажима, низкий ток в режиме ожидания, не забывая о физических факторах, таких как механизм отказа, стоимость, место на плате и надежность.Вот их сравнение:

TVS диоды

  • Зажим при пониженном напряжении
  • Не деградировать со временем
  • Имеют низкую емкость, подходят везде, где чувствительность сигнала имеет высокий приоритет, например USB-порты
  • Дороже

Варисторы (MOV)

  • Напряжение зажима выше
  • Со временем деградируют даже при использовании в соответствии со спецификацией и становятся более проводящими
  • Более эффективен для защиты цепей, требующих высокой емкости
  • Имеют большую устойчивость к высокой энергии / температурам, используемым в средах с высоким напряжением, e.г., электросеть
  • Более экономичная

Ищете металлооксидные варисторы? В магазине MDE Semiconductor представлен широкий ассортимент варисторов, тиристоров, TVS-диодов

Варистор | Металлооксидный варистор

Обзор варистора

Чтобы гарантировать надежную работу, подавление переходных напряжений следует учитывать на ранних этапах процесса проектирования. Это может быть сложной задачей, поскольку электронные компоненты становятся все более чувствительными к паразитным электрическим переходным процессам. Разработчик должен определить типы временных угроз и определить, какие приложения необходимы, соблюдая нормы и стандарты продуктового агентства.

Варисторы

все чаще используются в качестве передового решения для защиты от импульсных перенапряжений. Littelfuse предоставляет разработчикам знания и опыт и предлагает на выбор самый широкий спектр технологий защиты цепей.

Варисторы

Littelfuse доступны в различных формах для широкого спектра применений.Опции включают в себя сверхмалые многослойные подавители (MLV) для поверхностного монтажа для небольших электронных устройств, а также традиционные металлооксидные варисторы (MOV) среднего уровня и осевые металлооксидные варисторы для защиты небольшого оборудования, источников питания и компонентов. Littelfuse также предлагает более крупные MOV с клеммным креплением для промышленного применения.

Являясь более поздним нововведением в линейке продуктов Littelfuse, MLV обращаются к определенной части спектра переходных напряжений — среде на уровне печатной платы, где, несмотря на меньшую энергию, переходные процессы от электростатического разряда, индуктивного переключения нагрузки и даже остатков грозовых перенапряжений могли достигают чувствительных интегральных схем.Каждое из этих событий может быть связано с электромагнитной совместимостью продукта (ЭМС) или его невосприимчивостью к переходным процессам, которые могут вызвать повреждение или неисправность.

Littelfuse предлагает пять различных версий MLV, включая подавитель электростатических разрядов серии MHS ​​для высоких скоростей передачи данных, серию ML, которая поддерживает самый широкий диапазон приложений, серию MLE, предназначенную для электростатического разряда, одновременно предоставляющую функции фильтрации, серию MLN Quad Array в 1206 и 0805 микросхема и серия AUML, предназначенная для определенных переходных процессов, встречающихся в автомобильных электронных системах.

Накладные устройства MOV (металлооксидный варистор) упрощают процесс сборки SMT и решают проблему ограничения места на печатной плате. Они подходят для пайки оплавлением и волной пайки и включают серии CH, SM7, SM20, MLE, MHS, ML и MLN.

Традиционные устройства MOV (металлооксидный варистор) с радиальным сквозным отверстием доступны в диаметрах 5 мм, 7 мм, 10 мм, 14 мм, 20 мм и 25 мм. Они подходят для обеспечения защиты от перенапряжения для широкого спектра применений и включают серии C-III, iTMOV, LA, TMOV, RA, UltraMOV, UltraMOV25S и ZA.

Варисторы неизолированные дисковые — это промышленные высокоэнергетические элементы. Они разработаны для специальных применений, требующих уникальных электрических контактов или методов упаковки, которые запрашивают заказчики. Ограничители импульсных перенапряжений серии CA представляют собой промышленные высокоэнергетические дисковые варисторы (MOV), предназначенные для специальных применений, требующих уникальных электрических контактов или методов упаковки, предоставляемых заказчиком.

Термозащитные металлооксидные варисторы (TMOV) разработаны в соответствии с требованиями UL 1449 в отношении аномальных перенапряжений.Они могут быть припаяны волной без каких-либо специальных или дорогостоящих процессов сборки и включают серии iTMOV, TMOV, TMOV25S и TMOV34S.

Промышленные высокоэнергетические варисторы обеспечивают гораздо более высокие показатели перенапряжения и энергопотребления, чем обычные MOV (металлооксидные варисторы), а также имеют различные клеммы для различных требований и условий сборки. К ним относятся серии BA, BB, CA, DA, HA, HB34, HC, HF34, HG34, TMOV34S, UltraMOV25S, C-III, FBMOV и TMOV25S.

Специальные варисторы

(металлооксидные варисторы) доступны в уникальной форме и обладают различным диапазоном напряжения и характеристиками перенапряжения.К ним относятся серии C-III, FBMOV, MA и RA.

Интегрированные варисторы состоят из конструктивного блока варистора (MOV) на 40 кА со встроенным термически активируемым элементом. Эти устройства признаны UL как независимые SPD типа 1.

Термозащищенный и нефрагментирующий варистор серии Littelfuse FBMOV представляет собой новую разработку в области защиты цепей. Он состоит из блока варистора (MOV) на 40 кА со встроенным термически активируемым элементом, предназначенным для размыкания в случае перегрева из-за аномального перенапряжения и ограниченного тока.

Установки Littelfuse для устройств PolySwitch сертифицированы по ISO / TS 16949: 2009 и ISO 9001: 2008.

Введение в систему подавления перенапряжения

Переходные процессы напряжения определяются как кратковременные всплески электрической энергии и являются результатом внезапного высвобождения энергии, которая была ранее сохранена или вызвана другими способами, такими как тяжелые индуктивные нагрузки или удары молнии. В электрических или электронных схемах эта энергия может выделяться предсказуемым образом посредством контролируемых переключающих действий или произвольно индуцироваться в цепи от внешних источников.

Повторяющиеся переходные процессы часто вызваны работой двигателей, генераторов или переключением компонентов реактивной цепи. Случайные переходные процессы, с другой стороны, часто вызываются молнией (рисунок 1) и электростатическим разрядом (ESD) (рисунок 2). Молния и электростатический разряд обычно возникают непредсказуемо, и для их точного измерения может потребоваться тщательный мониторинг, особенно если они индуцируются на уровне печатной платы. Многочисленные группы по разработке стандартов на электронику проанализировали возникновение переходных напряжений с использованием общепринятых методов мониторинга или тестирования.Ключевые характеристики нескольких переходных процессов показаны ниже в таблице 1.

Рис. 1. Форма волны переходного процесса при молнии

НАПРЯЖЕНИЕ ТОК ВРЕМЯ НАСТРОЙКИ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
Освещение 25кВ 20кА 10 мкс 1 мс
Переключение 600 В 500A 50 мкс 500 мс
EMP 1кВ 10A 20 нс 1 мс
ESD 15кВ 30A <1 нс 100 нс

Таблица 1. Примеры переходных источников и магнитуд

Характеристики скачков напряжения в переходных процессах

Пики напряжения переходного процесса обычно имеют форму волны «двойной экспоненты», показанную на рисунке 1 для молнии и на рисунке 2 для ESD. Время экспоненциального нарастания молнии находится в диапазоне от 1,2 мкс до 10 мкс (по существу, от 10% до 90%), а продолжительность находится в диапазоне от 50 мкс до 1000 мкс (50% пиковых значений). С другой стороны, ESD — это событие гораздо меньшей продолжительности. Время нарастания было охарактеризовано как менее 1 нс.Общая продолжительность составляет примерно 100 нс.

Рис. 2. Форма сигнала испытания ESD

Почему переходные процессы вызывают все большее беспокойство?

Миниатюризация компонентов привела к повышенной чувствительности к электрическим нагрузкам. Например, микропроцессоры имеют структуры и токопроводящие дорожки, которые не способны выдерживать высокие токи от переходных процессов электростатического разряда. Такие компоненты работают при очень низких напряжениях, поэтому нарушения напряжения необходимо контролировать, чтобы предотвратить прерывание работы устройства и скрытые или катастрофические отказы.Чувствительные устройства, такие как микропроцессоры, внедряются с экспоненциальной скоростью. Микропроцессоры начинают выполнять невиданные ранее прозрачные операции. Все, от бытовой техники, такой как посудомоечные машины, до промышленных устройств управления и даже игрушек, расширило использование микропроцессоров для повышения функциональности и эффективности.

В автомобилях сейчас используется множество электронных систем для управления двигателем, климатом, тормозами и, в некоторых случаях, системами рулевого управления. Некоторые из нововведений предназначены для повышения эффективности, но многие из них связаны с безопасностью, например, системы ABS и контроля тяги.Многие функции бытовой техники и автомобилей используют модули, которые представляют временные угрозы (например, электродвигатели). Не только общая среда враждебна, но и оборудование или устройства также могут быть источниками угроз. По этой причине тщательная разработка схемы и правильное использование технологии защиты от перенапряжения значительно улучшат надежность и безопасность конечного приложения. В таблице 2 показаны уязвимости различных компонентных технологий.

Тип устройства Уязвимость (вольт)
VMOS 30-1800
МОП-транзистор 100-200
GaAsFET 100-300
СППЗУ 100
JFET 140-7000
КМОП 250-3000
Диоды Шоттки 300-2500
Биполярные транзисторы 380-7000
SCR 680-1000

ТАБЛИЦА 2. ДИАПАЗОН УЯЗВИМОСТИ УСТРОЙСТВА.

Сценарии переходного напряжения

ESD (электростатический разряд)

Электростатический разряд характеризуется очень быстрым временем нарастания и очень высокими пиковыми напряжениями и токами. Эта энергия является результатом дисбаланса положительных и отрицательных зарядов между объектами.

Ниже приведены некоторые примеры напряжений, которые могут возникать в зависимости от относительной влажности (RH):

  • Ходьба по ковру:
    35 кВ при относительной влажности = 20%; 1.5 кВ при относительной влажности = 65%
  • При ходьбе по виниловому полу:
    12кВ при относительной влажности = 20%; 250 В при относительной влажности 65%
  • Рабочий у верстака:
    6кВ при относительной влажности = 20%; 100 В при относительной влажности 65%
  • Виниловые конверты:
    7кВ при относительной влажности = 20%; 600 В при относительной влажности 65%
  • Полиэтиленовый мешок, взятый со стола:
    20кВ при относительной влажности = 20%; 1,2 кВ при относительной влажности = 65%

Обращаясь к таблице 2 на предыдущей странице, можно увидеть, что электростатический разряд, генерируемый повседневной деятельностью, может намного превзойти порог уязвимости стандартных полупроводниковых технологий. На рисунке 2 показана форма волны электростатического разряда, как определено в спецификации испытаний IEC 61000-4-2.

Индуктивное переключение нагрузки

Коммутация индуктивных нагрузок приводит к возникновению переходных процессов с высокой энергией, величина которых возрастает с увеличением нагрузки. Когда индуктивная нагрузка отключена, коллапсирующее магнитное поле преобразуется в электрическую энергию, которая принимает форму двойного экспоненциального переходного процесса. В зависимости от источника эти переходные процессы могут достигать сотен вольт и сотен ампер с продолжительностью 400 мс.

Типичными источниками индуктивных переходных процессов являются:

  • Генератор
  • Двигатель
  • Реле
  • Трансформатор

Эти примеры чрезвычайно распространены в электрических и электронных системах. Поскольку размеры нагрузок меняются в зависимости от приложения, форма волны, продолжительность, пиковый ток и пиковое напряжение — все это переменные, которые существуют в реальных переходных процессах. После того, как эти переменные могут быть аппроксимированы, можно выбрать подходящую технологию подавления.

Рисунок 3. Автомобильная разгрузка

Переходные процессы, индуцированные молнией

Хотя прямой удар явно разрушителен, переходные процессы, вызванные молнией, не являются результатом прямого удара. Когда происходит удар молнии, это событие создает магнитное поле, которое может вызвать переходные процессы большой величины в близлежащих электрических кабелях.

На рис. 4 показано, как удар от облака к облаку повлияет не только на кабели RHead, но и на проложенные кабели.Даже при ударе на расстоянии 1 мили (1,6 км) в электрических кабелях может возникнуть напряжение 70 В.

Рис. 4. Удар молнии из облака в облако

На рис. 5 на следующей странице показан эффект удара облака о землю: эффект возникновения переходных процессов намного больше.

Рис. 5. Удар молнии между облаками и землей

На рисунке 6 показана типичная форма волны тока для наведенных помех от молнии.

Рис. 6. Форма тестового сигнала пикового импульсного тока

Технологические решения для временных угроз

Из-за различных типов переходных процессов и приложений важно правильно подобрать решение по подавлению для различных приложений.Littelfuse предлагает широчайший спектр технологий защиты цепей, чтобы гарантировать, что вы получите правильное решение для вашего приложения. Пожалуйста, обратитесь к нашей онлайн-библиотеке заметок по применению и заметок по дизайну для получения дополнительной информации о типичных проблемах проектирования, встречающихся на https://www.littelfuse.com.

Металлооксидные варисторы и многослойные варисторы

Варисторы — это нелинейные устройства, зависящие от напряжения, которые имеют электрические характеристики, аналогичные последовательно включенным стабилитронам.Они состоят в основном из Z N O с небольшими добавками других оксидов металлов, таких как висмут, кобальт, магнез и другие. Металлооксидный варистор или «MOV» спекается во время производственной операции в керамический полупроводник, что приводит к кристаллической микроструктуре, которая позволяет MOV рассеивать очень высокие уровни переходной энергии по всей массе устройства. Поэтому MOV обычно используются для подавления молний и других переходных процессов с высокой энергией, которые встречаются в промышленных приложениях или линиях переменного тока.Кроме того, MOV используются в цепях постоянного тока, таких как источники питания низкого напряжения и автомобильные приложения. Их производственный процесс допускает использование множества различных форм-факторов, наиболее распространенным из которых является диск с радиальными выводами.

Многослойные варисторы или MLV

изготовлены из материала Z N O, аналогичного стандартным MOV, однако они изготовлены с переплетенными слоями металлических электродов и поставляются в безвыводных керамических корпусах. Как и в случае стандартных MOV, многослойные устройства переходят из состояния с высоким импедансом в состояние проводимости, когда они подвергаются воздействию напряжений, превышающих их номинальное напряжение. MLV имеют чипы различных размеров и способны генерировать значительную энергию скачков для своих физических размеров. Таким образом, подавление линии передачи данных и источника питания достигается с помощью одной технологии.

Следующие параметры применимы к варисторам и / или многослойным варисторам и должны быть поняты разработчику схем, чтобы правильно выбрать устройство для данного применения.

Введение в варисторную технологию

Корпус варистора состоит из матрицы проводящих зерен Z N O, разделенных границами зерен, обеспечивающих полупроводниковые характеристики P-N перехода.Эти границы отвечают за блокировку проводимости при низких напряжениях и являются источником нелинейной электропроводности при более высоких напряжениях.

РИСУНОК 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВОГО ВАРИСТРА V-I

Симметричные, резкие характеристики пробоя, показанные на рисунке 1, позволяют варистору обеспечивать превосходные характеристики подавления переходных процессов. При воздействии переходных процессов высокого напряжения импеданс варистора изменяется на много порядков величины от почти разомкнутой цепи до высокопроводящего уровня, тем самым ограничивая переходное напряжение до безопасного уровня.Потенциально разрушительная энергия входящего переходного импульса поглощается варистором, тем самым защищая уязвимые компоненты схемы.

Поскольку электрическая проводимость, по сути, возникает между зернами Z N O, распределенными по всей массе устройства, варистор Littelfuse по своей природе более прочен, чем его аналоги с одиночным P-N переходом, такие как стабилитроны. В варисторе энергия равномерно поглощается по всему корпусу устройства, в результате чего нагрев равномерно распространяется по его объему.Электрические свойства регулируются в основном физическими размерами корпуса варистора, который спечен в различных форм-факторах, таких как диски, микросхемы и трубки. Номинальная мощность определяется объемом, номинальным напряжением по толщине или длине пути прохождения тока, а допустимый ток — по площади, измеренной перпендикулярно направлению потока тока.


Физические свойства

MOV

предназначены для защиты чувствительных цепей от внешних переходных процессов (молнии) и внутренних переходных процессов (переключение индуктивной нагрузки, переключение реле и разряды конденсаторов).И другие переходные процессы высокого уровня, встречающиеся в промышленных сетях переменного тока, или переходные процессы более низкого уровня, встречающиеся в автомобильных линиях постоянного тока, с номинальным пиковым током от 20 до 500 А и номинальной мощностью от 0,05 до 2,5 Дж.

Привлекательным свойством MOV является то, что электрические характеристики относятся к основной части устройства. Каждое зерно ZnO ​​в керамике действует так, как будто оно имеет полупроводниковый переход на границе зерна. Поперечное сечение материала показано на рисунке 2, который иллюстрирует микроструктуру керамики.Варисторы изготавливаются путем формования и спекания порошков на основе оксида цинка в керамические детали. Затем на эти детали наносится электрод с толстым слоем серебра или металлом, нанесенным дуговым / пламенным напылением.

Границы зерен ZnO хорошо видны. Поскольку нелинейное электрическое поведение возникает на границе каждого полупроводникового зерна ZnO, варистор можно рассматривать как «многопереходное» устройство, состоящее из множества последовательных и параллельных соединений границ зерен. Поведение устройства может быть проанализировано с учетом деталей керамической микроструктуры.Средний размер зерна и гранулометрический состав играют важную роль в электрических характеристиках.

РИСУНОК 2. ОПТИЧЕСКАЯ ФОТОМИКРОГРАФИЯ ПОЛИРОВАННОГО И ТРАВЛЕННОГО СЕЧЕНИЯ ВАРИСТОРА


Микроструктура варистора

Основная часть варистора между контактами состоит из зерен ZnO со средним размером « d », как показано на схематической модели на Рисунке 3. Удельное сопротивление ZnO составляет <0,3 Ом-см.

РИСУНОК 3.СХЕМАТИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ВАРИСТОРА ОКСИДА МЕТАЛЛА
, ЗЕРНА ПРОВОДЯЩЕГО ZnO (СРЕДНИЙ РАЗМЕР
d) РАЗДЕЛЯЮТСЯ МЕЖГРАНУЛЯРНЫМИ ГРАНИЦАМИ.

Проектирование варистора для заданного номинального напряжения варистора ( В, N ), в основном, заключается в выборе такой толщины устройства, чтобы соответствующее количество зерен ( n ) было последовательно между электродами. На практике материал варистора характеризуется градиентом напряжения, измеряемым по его толщине определенным значением вольт / мм.Контролируя состав и условия производства, градиент остается фиксированным. Поскольку существуют практические ограничения диапазона достижимой толщины, желательно более одного значения градиента напряжения. Изменяя состав добавок оксидов металлов, можно изменить размер зерна « d » и достичь желаемого результата.

Фундаментальным свойством варистора ZnO является то, что падение напряжения на единственном межфазном стыке между зернами почти постоянно.Наблюдения за диапазоном вариаций состава и условий обработки показывают фиксированное падение напряжения около 2–3 В на переход границы зерен. Также падение напряжения не меняется для зерен разного размера. Отсюда следует, что напряжение варистора будет определяться толщиной материала и размером зерен ZnO. Отношения можно очень просто описать следующим образом:

Напряжение варистора ( В N ) определяется как напряжение на варисторе в точке его VI-характеристики, где завершен переход ( В ) от линейной области низкого уровня к сильно нелинейной. область, край.Для стандартных целей измерения это произвольно определяется как напряжение при токе 1 мА. Некоторые типичные значения размеров варисторов Littelfuse приведены в таблице 1.

ТАБЛИЦА 1.

ВАРИСТОР НАПРЯЖЕНИЕ СРЕДНИЙ РАЗМЕР ЗЕРНА n ГРАДИЕНТ ТОЛЩИНА УСТРОЙСТВА
ВОЛЬТ МИКРОН В / мм при 1 мА мм
150 В RMS 20 75 150 1. 5
25 В RMS 80 (Примечание) 12 39 1,0

ПРИМЕЧАНИЕ: Состав для низкого напряжения.


Теория работы

Из-за поликристаллической природы металл-оксидных полупроводниковых варисторов физическая работа устройства более сложна, чем у обычных полупроводников. Интенсивные измерения позволили определить многие электрические характеристики устройства, и прилагаются большие усилия, чтобы лучше определить работу варистора.Однако с точки зрения пользователя это не так важно, как понимание основных электрических свойств, поскольку они относятся к конструкции устройства.

Ключ к объяснению работы металлооксидного варистора заключается в понимании электронных явлений, происходящих вблизи границ зерен или переходов между зернами Z N O. Хотя некоторые из ранних теорий предполагали, что электронное туннелирование происходит через изолирующий второй фазовый слой на границах зерен, работа варистора, вероятно, лучше описывается последовательно-параллельным расположением полупроводниковых диодов.В этой модели границы зерен содержат дефектные состояния, которые захватывают свободные электроны из полупроводниковых зерен Z N O n-типа, образуя, таким образом, слой обеднения объемного заряда в зернах ZnO в области, прилегающей к границам зерен. (См. Примечания на последней странице этого раздела).

Признаки истощения слоев в варисторе показаны на рисунке 4, где величина, обратная квадрату емкости на границу, нанесена на график зависимости от приложенного напряжения на границе. Это тот же тип поведения, наблюдаемая концентрация носителей, N , как было определено, составляет около 2 x 1017 на см 3 .Кроме того, ширина истощенного слоя была рассчитана примерно на 1000 единиц Ангстрема. Однопереходные исследования также подтверждают диодную модель.

Именно эти обедненные слои блокируют свободный поток носителей и отвечают за изоляционные свойства при низком напряжении в области утечки, как показано на рисунке 5. Ток утечки возникает из-за свободного потока носителей через барьер с пониженным полем, и термически активируется, по крайней мере, выше примерно 25 ° C. Для полупроводниковых диодов с резким P-N переходом.Отношения:

Где:
b ) = напряжение барьера,
(В) = приложенное напряжение,
(q) = заряд электрона,
(es) = диэлектрическая проницаемость полупроводника и
(Н ) = концентрация носителя.
Исходя из этого соотношения, концентрация носителей ZnO, N , была определена как примерно 2 · 10 17 на см 3 .

Кроме того, ширина истощающего слоя была рассчитана примерно на 1000 ангстремов. Однопереходные исследования также подтверждают диодную модель.

РИСУНОК 4. ЕМКОСТЬ-НАПРЯЖЕНИЕ ПОВЕДЕНИЕ ВАРИСТОРНЫХ ОБРАЗЦОВ
А ПОЛУПРОВОДНИК ЧРЕЗВЫЧАЙНО-РЕВЕРСИРОВАННЫЙ ПЕРЕХОД
СМЕЩЕННЫЙ ДИОД Nd ˜ 2 x 10 17 / см 3

На рис. 5 показана диаграмма энергетических зон для перехода ZnO-граница зерна-ZnO. Левое зерно смещено вперед, V L , а правая сторона смещено назад до V R .Ширина обедненного слоя составляет X L и X R , а соответствующие высоты барьера составляют f L и f R . Высота барьера со смещением нуля составляет f O . По мере увеличения напряжения смещения f L уменьшается, а f R увеличивается, что приводит к снижению барьера и увеличению проводимости.

Высота барьера f L варистора низкого напряжения была измерена как функция приложенного напряжения и представлена ​​на рисунке 6.Быстрое уменьшение барьера при высоком напряжении представляет собой начало нелинейной проводимости.

РИСУНОК 5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА ПЕРЕХОДА ZnO-GRAINBOUNDARY-ZnO

РИСУНОК 6. ТЕПЛОВЫЙ БАРЬЕР в зависимости от ПРИЛОЖЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Транспортные механизмы в нелинейной области очень сложны и все еще являются предметом активных исследований. Большинство теорий черпают вдохновение из теории переноса полупроводников и не рассматриваются подробно в этом документе.


Конструкция варистора

Процесс изготовления варистора Littelfuse проиллюстрирован на блок-схеме на рис. 7. Исходный материал может отличаться по составу добавок оксидов, чтобы охватить диапазон напряжения продукта.

РИСУНОК 7. СХЕМА ПОТОКА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ LITTELFUSE VARISTOR

Характеристики устройства определяются при операции прессования. Порошок прессуют в форму заданной толщины, чтобы получить желаемое значение номинального напряжения.Для получения желаемых значений пикового тока и энергетической способности варьируются площадь электродов и масса устройства. Диапазон диаметров, доступных для дисковых продуктов, указан здесь:

Номинальный диаметр диска
Диаметр, мм
3 5 7 10 14 20 32 34 40 62

Конечно, другие формы, например прямоугольники, также возможны при простой замене штампов пресса. Другие методы изготовления керамики можно использовать для изготовления различных форм. Например, стержни или трубки изготавливают путем экструзии и резки до нужной длины. После формовки необожженные (т.е. необожженные) детали помещают в печь и спекают при пиковых температурах, превышающих 1200 ° C. Оксид висмута расплавляется при температуре выше 825 ° C, что способствует первоначальному уплотнению поликристаллической керамики. При более высоких температурах происходит рост зерен, образуя структуру с контролируемым размером зерен.

Электродирование радиальных устройств и устройств со стружкой осуществляется обжигом толстой пленки серебра на керамической поверхности.Затем на место припаиваются выводы проводов или клеммы. Проводящая эпоксидная смола используется для соединения выводов с осевыми 3-миллиметровыми дисками. Для более крупных промышленных устройств (диски диаметром 40 и 60 мм) контактный материал представляет собой алюминий, напыленный дуговым напылением, с дополнительным напылением меди, если необходимо, чтобы получить поверхность, пригодную для пайки.

При сборке различных корпусов варистора Littelfuse используется множество методов герметизации. Большинство радиальных и некоторые промышленные устройства (серия HA) имеют эпоксидное покрытие в псевдоожиженном слое, тогда как эпоксидное покрытие «наматывается» на осевое устройство.

Радиалы также доступны с фенольными покрытиями, наносимыми мокрым способом. Корпус серии PA состоит из пластика, залитого вокруг 20-мм дискового узла. Устройства серий RA, DA и DB схожи в том, что все они состоят из дисков или микросхем с выводами или выводами, заключенных в формованный пластиковый корпус, заполненный эпоксидной смолой. Различные стили корпуса позволяют варьировать номинальную мощность, а также механический монтаж.

ТАБЛИЦА 2. РАЗМЕРЫ КЕРАМИКИ ПО ТИПАМ

УПАКОВКА
ТИП
СЕРИЯ РАЗМЕРЫ КЕРАМИКИ
Монтаж на поверхность без свинца CH, AUML †, ML †, MLE †, MLN † Серия Чип 5 мм x 8 мм, 0603, 0805, 1206, 1210, 1812, 2220
с осевыми выводами MA серии Диск диаметром 3 мм
С радиальными выводами ZA, LA, C-III, TMOV ® ,
i TMOV ® , UltraMOV , TMOV25S ® серии
Диски диаметром 5 мм, 7 мм, 10 мм, 14 мм, 20 мм
Низкопрофильный в штучной упаковке RA серии 5 мм x 8 мм, 10 мм x 16 мм, 14 x 22 микросхемы
Промышленные блоки BA, BB Series
DA, DB Series
DHB Series
HA, HB Series
HC, HF Series
HG Series
32 мм, диск диаметром 40 мм, квадратный диск 34 мм, диск диаметром 40 мм, диск диаметром 60 мм
Промышленные диски CA серии Диски диаметром 60 мм

На рис. 9A, 9B и 9C (ниже) показаны детали конструкции некоторых варисторных корпусов Littelfuse.Размеры керамики в разбивке по типу корпуса приведены выше в таблице 2.

РИСУНОК 9A. РАЗРЕЗ MA СЕРИИ

РИСУНОК 9B. РАЗРЕЗ РАДИАЛЬНОГО ВЫВОДА УПАКОВКИ

РИСУНОК 9C. ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕРИЙ DA, DB И BA / BB


Электрические характеристики ВАХ варистора

Обращаясь теперь к области сильноточного подъема на рисунке 10, мы видим, что поведение V-I приближается к омической характеристике.Предельное значение сопротивления зависит от электрической проводимости тела полупроводниковых зерен ZnO, концентрация носителей которых находится в диапазоне от 10 17 до 10 18 на см 3 . Это снизит удельное сопротивление ZnO ниже 0,3 Ом · см.

РИСУНОК 10. ТИПИЧНАЯ ВАРИСТОРНАЯ КРИВАЯ V-I, ЗАПИСАННАЯ НА МАСШТАБЕ ЖУРНАЛА

Электрические характеристики варистора

удобно отображаются в логарифмическом формате, чтобы показать широкий диапазон кривой V-I. Формат журнала также более ясен, чем линейное представление, которое имеет тенденцию преувеличивать нелинейность пропорционально выбранному текущему масштабу. Типичная характеристическая кривая V-I показана на рисунке 10. Этот график показывает более широкий диапазон тока, чем обычно указывается в технических паспортах варистора, чтобы проиллюстрировать три различных области электрического режима.


Модель эквивалентной цепи

Электрическая модель варистора может быть представлена ​​упрощенной схемой замещения, показанной на Рисунке 11.

РИСУНОК 11. ВАРИСТОРНАЯ МОДЕЛЬ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЦЕПИ


Область утечки в рабочем состоянии

При низких уровнях тока кривая V-I приближается к линейной (омической) зависимости и показывает значительную температурную зависимость. Варистор находится в режиме высокого сопротивления (приближается к 10 9 Ом) и выглядит как разомкнутая цепь. Нелинейную составляющую сопротивления ( R X ) можно игнорировать, потому что ( R OFF ) будет преобладать параллельно. Кроме того, ( R ON ) будет незначительным по сравнению с ( R OFF ).

РИСУНОК 12. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЦЕПЬ ПРИ НИЗКИХ ТОКАХ

Для данного варисторного устройства емкость остается примерно постоянной в широком диапазоне напряжения и частоты в области утечки. При подаче напряжения на варистор значение емкости уменьшается незначительно. Когда напряжение приближается к номинальному напряжению варистора, емкость уменьшается.Емкость остается почти постоянной при изменении частоты до 100 кГц. Точно так же изменение с температурой невелико, значение емкости 25 ° C хорошо с +/- 10% от -40 ° C до + 125 ° C.

Температурный эффект характеристической кривой V-I в области утечки показан на рисунке 13. Отмечается отчетливая температурная зависимость.

РИСУНОК 13. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ХАРАКТЕРИСТИКИ В ОБЛАСТИ УТЕЧКИ

Соотношение между током утечки (I) и температурой (T) равно

Фактически изменение температуры соответствует изменению ( R OFF ). Однако ( R OFF ) сохраняет высокое значение сопротивления даже при повышенных температурах. Например, он все еще находится в диапазоне от 10 МОм до 100 МОм при 125 ° C.

Хотя ( R OFF ) имеет высокое сопротивление, оно зависит от частоты. Отношение приблизительно линейно с обратной частотой.

Если, однако, параллельная комбинация ( R OFF ) и ( ° C ) является преимущественно емкостной на любой интересующей частоте.Это связано с тем, что емкостное реактивное сопротивление также изменяется примерно линейно с 1 / f .

При более высоких токах, в диапазоне мА и выше, изменение температуры становится минимальным. График температурного коэффициента ( dV / dT ) приведен на рисунке 14. Следует отметить, что температурный коэффициент отрицательный (-) и уменьшается с увеличением тока. В диапазоне напряжения фиксации варистора ( I> 1A ) температурная зависимость приближается к нулю.

РИСУНОК 14. ОТНОШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА DV / DT К ВАРИСТОРНОМУ ТОКУ


Номинальный диапазон работы варистора

Характеристика варистора соответствует уравнению:

I = кВ a , где ( k ) — постоянная величина, а показатель степени ( a ) определяет степень нелинейности. Альфа — это показатель качества, который можно определить по наклону кривой V-I или рассчитать по формуле:

В этой области варистор является проводящим, и R X будет преобладать над C , R ON и R OFF . R X становится на много порядков меньше, чем R OFF , но остается больше, чем R ON .

РИСУНОК 15. Эквивалентная цепь при варисторной проводимости

Во время проводимости напряжение варистора остается относительно постоянным при изменении тока на несколько порядков. Фактически, сопротивление устройства R X изменяется в зависимости от тока. Это можно наблюдать, исследуя статическое или динамическое сопротивление как функцию тока.Статическое сопротивление определяется как:

.

Графики типичных значений сопротивления в зависимости от тока ( I ) приведены на рисунках 16A и 16B.

РИСУНОК 16A. R X СТАТИЧЕСКОЕ ВАРИСТОРНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ РИСУНОК

РИСУНОК 16B. Z X ДИНАМИЧЕСКОЕ ВАРИСТОРНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ


Восходящий регион работы

При больших токах, приближающихся к максимальному значению, варистор приближается к короткому замыканию.Кривая отклоняется от нелинейной зависимости и приближается к значению объемного сопротивления материала, примерно 1-10 Ом. Подъем происходит по мере того, как R X приближается к значению R ON . Резистор R ON представляет собой объемное сопротивление зерен Z N O. Это сопротивление является линейным (которое проявляется как более крутой наклон на графике) и возникает при токах от 50 до 50 000 А, в зависимости от размера варистора.

РИСУНОК 17.Эквивалентная цепь при подъеме варистора


Скорость реакции и частота эффектов

Действие варистора зависит от механизма проводимости, аналогичного механизму других полупроводниковых приборов. По этой причине проводимость происходит очень быстро, без видимой задержки по времени — даже в наносекундном (нс) диапазоне. На рисунке 18 показана составная фотография двух кривых напряжения с варистором, вставленным в импульсный генератор с очень низкой индуктивностью, и без него. Вторая кривая (которая не синхронизирована с первой, а просто накладывается на экран осциллографа) показывает, что эффект ограничения напряжения варистора возникает менее чем за 1.0 нс.

РИСУНОК 18. ОТКЛИК ZnO ВАРИСТОРА НА БЫСТРОЕ ВРЕМЯ НАРАСТЕНИЯ (500ps) ИМПУЛЬС

В обычных устройствах, установленных на выводах, индуктивность выводов полностью маскирует быстрое действие варистора; Следовательно, для испытательной схемы на Рисунке 18 потребовалось вставить небольшой кусок варисторного материала в коаксиальную линию, чтобы продемонстрировать собственный отклик варистора.

Испытания, проведенные на устройствах, установленных на выводах, даже с уделением особого внимания минимизации длины выводов, показывают, что напряжения, индуцируемые в контуре, образованном выводами, составляют значительную часть напряжения, возникающего на выводах варистора при высоком и быстром токе. подъем.К счастью, токи, которые могут быть доставлены от источника переходных процессов, неизменно медленнее по времени нарастания, чем наблюдаемые переходные процессы напряжения. Варисторы чаще всего используют при времени нарастания тока более 0,5 мкс.

Скорость нарастания напряжения — не лучший термин для использования при обсуждении реакции варистора на быстрый импульс (в отличие от искровых разрядников, где на переключение из непроводящего в проводящее состояние требуется конечное время). Время отклика варистора на переходный ток, который может передать схема, является подходящей характеристикой, которую следует учитывать.

Вольт-амперная характеристика на рисунке 19A показывает, как на отклик варистора влияет форма тока. Исходя из таких данных, эффект «выброса» может быть определен как относительное увеличение максимального напряжения, возникающего на варисторе во время быстрого нарастания тока, с использованием в качестве эталона стандартной волны тока 8/20 мкс. На рисунке 19B показано типичное изменение напряжения фиксации в зависимости от времени нарастания для различных уровней тока.

РИСУНОК 19. ОТВЕТ ВАРИСТОРОВ НА ВЫВОДЕ НА ТЕКУЮ ВОЛНУ

РИСУНОК 19A.ХАРАКТЕРИСТИКИ V-I ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВРЕМЕНИ НАРАБОТКИ ТОКА

РИСУНОК 19B. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ОСНОВНОГО 8/20 ТОКА ИМПУЛЬСА


Как подключить варистор Littelfuse

Подавители переходных процессов могут подвергаться воздействию высоких токов в течение коротких промежутков времени от наносекунд до миллисекунд.

Варисторы

Littelfuse подключаются параллельно нагрузке, и любое падение напряжения на выводах варистора снижает его эффективность.Наилучшие результаты достигаются при использовании коротких проводов, которые расположены близко друг к другу, чтобы уменьшить наведенные напряжения, и низкого омического сопротивления, чтобы уменьшить падение I • R.

Однофазный

РИСУНОК 23.

Это наиболее полная защита, которую можно выбрать, но во многих случаях выбираются только Варистор 1 или Варистор 1 и 2.

РИСУНОК 24.

Трехфазный

РИСУНОК 25A. 3 ФАЗА 220В / 380В, НЕЗЕМЛЯЮЩАЯ

РИСУНОК 25B.3 ФАЗА 220 В ИЛИ 380 В, НЕЗЕМЛЯЮЩАЯ

РИСУНОК 25C. 3 ФАЗА 220 В, ОДНА ФАЗА ЗАЗЕМЛЕННАЯ

РИСУНОК 25D. 3 ФАЗА 220 В

РИСУНОК 25E. 3 ФАЗА 120 В / 208 В, 4 ПРОВОДА

РИСУНОК 25F. 3 ФАЗА 240 В / 415 В

Для более высоких напряжений используйте те же соединения, но выбирайте варисторы для соответствующего номинального напряжения.

Приложение постоянного тока

Для приложений

постоянного тока требуется соединение между плюсом и минусом или плюсом и землей, минусом и землей.

Например, если переходный процесс к земле существует на всех 3 фазах (переходные процессы синфазного режима), только подавители переходных процессов, соединенные фазой с землей, будут поглощать энергию. Подавители переходных процессов, подключенные между фазой, не будут эффективны.

РИСУНОК 26. ПЕРЕХОДНОЕ И ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ОБЩЕГО РЕЖИМА

С другой стороны, если существует дифференциальный режим переходного процесса (фаза к фазе), то подавители переходных процессов, соединенные между фазой, будут правильным решением.

РИСУНОК 27. ПЕРЕХОДНОЕ И ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО РЕЖИМА

Это лишь некоторые из наиболее важных вариантов подключения ограничителей переходных процессов.

Логический подход состоит в том, чтобы подключить подавитель переходных процессов между точками разности потенциалов, создаваемых переходным процессом. Подавитель затем уравновесит или уменьшит эти потенциалы до более низких и безвредных уровней.


Термины и определения варистора

Определения (Стандарт IEEE C62.33, 1982)

Характеристика — это неотъемлемая и измеряемая характеристика устройства. Такое свойство может быть электрическим, механическим или тепловым и может быть выражено как значение для указанных условий.

Рейтинг — это значение, которое устанавливает либо ограничивающую способность, либо ограничивающее условие (максимальное или минимальное) для работы устройства. Это определено для указанных значений окружающей среды и эксплуатации. Оценки указывают уровень нагрузки, которая может быть приложена к устройству, не вызывая ухудшения характеристик или выхода из строя.Обозначения варисторов определены на линейном графике V-I, показанном на рисунке 20.

РИСУНОК 20. СИМВОЛЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ НА ГРАФИКЕ I-V


Устройство фиксации напряжения

Зажимное устройство, такое как MOV, относится к характеристике, при которой эффективное сопротивление изменяется с высокого на низкое состояние в зависимости от приложенного напряжения. В проводящем состоянии между зажимным устройством и сопротивлением источника цепи устанавливается действие делителя напряжения.Зажимные устройства обычно являются «рассеивающими» устройствами, преобразующими большую часть переходной электрической энергии в тепло.

Выбор наиболее подходящего подавителя зависит от баланса между приложением, его работой, ожидаемыми угрозами переходного напряжения и уровнями чувствительности компонентов, требующих защиты. Также необходимо учитывать форм-фактор / стиль упаковки.


Тестовая форма волны

При высоких уровнях тока и энергии характеристики варистора необходимо измерять с помощью формы импульса.На рисунке 21 показана форма волны стандарта ANSI C62.1, экспоненциально затухающая форма волны, представляющая скачки молнии и разряд накопленной энергии в реактивных цепях.

Волна тока 8/20 мкс (нарастание 8 мкс и спад пикового значения от 20 мкс до 50%) используется в качестве стандарта, основанного на отраслевых практиках, для описанных характеристик и номинальных значений. Единственным исключением является класс энергопотребления (W TM ), в котором используется более длинная форма волны 10/1000 мкс. Это состояние более характерно для высоких скачков энергии, обычно возникающих при индукционном разряде двигателей и трансформаторов.Варисторы рассчитаны на максимальный импульс энергии, который приводит к сдвигу напряжения варистора (V N ) менее чем на +/- 10% от начального значения.

РИСУНОК 21. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛНЫ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА


Номинальные параметры рассеиваемой мощности

Когда переходные процессы происходят в быстрой последовательности, средняя рассеиваемая мощность равна энергии W TM (ватт-секунды) за импульс, умноженной на количество импульсов в секунду. Разрабатываемая таким образом мощность должна соответствовать спецификациям, указанным в таблице номинальных характеристик и характеристик конкретного устройства.Некоторые параметры должны быть снижены при высоких температурах.

РИСУНОК 22. НОМИНАЛЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТРОЙСТВА

ТАБЛИЦА 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАРИСТОРА (СТАНДАРТ IEEE C62.33-1982, ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ 2.3 И 2.4)

Термины и описания Символ
Напряжение зажима. Пиковое напряжение на варисторе, измеренное в условиях заданного пикового значения импульсного тока V C и заданной формы волны.ПРИМЕЧАНИЕ. Пиковое напряжение и пиковые токи не обязательно совпадают по времени. В С
Номинальные пиковые переходные токи одиночных импульсов (варистор). Максимальный пиковый ток, который может быть приложен для одиночного импульса 8/20 мкс с номинальным линейным напряжением, не вызывая отказа устройства. I TM
Номинальные импульсные токи на срок службы (варистор). Пониженные значения I TM для длительности импульса, превышающей длительность волны 8/20 мкс, и для нескольких импульсов, которые могут применяться в течение номинального срока службы устройства.
Номинальное действующее значение напряжения (варистор). Максимальное допустимое продолжительное действующее синусоидальное напряжение. В M (переменный ток)
Номинальное напряжение постоянного тока (варистор). Максимальное допустимое продолжительное напряжение постоянного тока. В M (постоянный ток)
Постоянный ток в режиме ожидания (варистор). Ток варистора, измеренный при номинальном напряжении, В M (DC) . I D
Для некоторых приложений могут быть полезны некоторые из следующих терминов.
Номинальное напряжение варистора. Напряжение на варисторе, измеренное при заданном импульсном постоянном токе I N (DC) определенной длительности. I N (DC) определенной продолжительности. I N (DC) указывается производителем варистора. В Н (постоянный ток)
Пиковое номинальное напряжение варистора. Напряжение на варисторе, измеренное при заданном пиковом переменном токе I N (AC) определенной продолжительности. I N (AC) указывается производителем варистора. В N (переменный ток)
Номинальное рекуррентное пиковое напряжение (варистор). Максимальное повторяющееся пиковое напряжение, которое может применяться для указанного рабочего цикла и формы волны. В ПМ
Номинальная энергия переходного процесса одиночного импульса (варистор). Энергия, которая может рассеиваться для одиночного импульса максимального номинального тока с заданной формой волны, с приложенным номинальным среднеквадратичным напряжением или номинальным постоянным напряжением, не вызывая отказа устройства. Вт TM
Расчетная средняя рассеиваемая мощность в переходных процессах (варистор). Максимальная средняя мощность, которая может рассеиваться из-за группы импульсов, возникающих в течение определенного изолированного периода времени, не вызывая отказа устройства.
Напряжение варистора. Напряжение на варисторе, измеренное при заданном токе IX. В X
Коэффициент ограничения напряжения (варистор). Показатель эффективности зажима варистора, определяемый символами
(V C ) ÷ (V M (AC) ), (V C ) ÷ (V M (DC) ) .
В С / В PM
Нелинейная экспонента. Мера варисторной нелинейности между двумя заданными рабочими токами, I 1 и I 2 , как описано как I = kV a , где k — постоянная устройства, I 1 ≤ I ≤ I 2 , и a 12 = (logI 2 / I 1 ) ÷ (logV 2 / V 1 ) a
Динамический импеданс (варистор). Мера импеданса малого сигнала в данной рабочей точке, как определено следующим образом:
Z X = (dV X ) ÷ (dI X )
Z X
Сопротивление (варистор). Статическое сопротивление варистора в заданной рабочей точке, определяемое следующим образом: R X = (V X ) ÷ (I X ) R X
Емкость (варистор). Емкость между двумя выводами варистора, измеренная при указанной частоте C и смещении. С
Резервное питание переменного тока (варистор). Рассеиваемая мощность переменного тока варистора, измеренная при номинальном среднеквадратичном напряжении В M (AC) . П Д
Превышение напряжения (варистор). Превышение напряжения над напряжением фиксации устройства для данного тока, которое возникает, когда применяются волны тока с длительностью виртуального фронта менее 8 мкс. Это значение может быть выражено в% от напряжения ограничения (V C ) для волны тока 8/20. В ОС
Время отклика (варистор). Время между точкой, в которой волна превышает уровень напряжения ограничения (V C ), и пиком выброса напряжения. Для целей этого определения напряжение фиксации определяется формой волны тока 8/20 мкс с той же пиковой амплитудой тока, что и форма волны, используемая для этого времени отклика.
Продолжительность выброса (варистор). Время между точкой уровня напряжения (V C ) и точкой, в которой выброс напряжения снизился до 50% от своего пика.Для целей этого определения напряжение ограничения определяется формой волны тока 8/20 мкс той же пиковой амплитуды тока, что и форма волны, используемая для этой длительности выброса.

Металлооксидный варистор (MOV) — работа, применение, советы по проектированию и руководство по выбору

Металлооксидный варистор или MOV — это круглый компонент синего или оранжевого цвета, который вы обычно можете обнаружить на стороне входа переменного тока любой цепи источника питания .Варистор из оксида металла можно рассматривать как еще один тип переменного резистора, который может изменять свое сопротивление в зависимости от приложенного к нему напряжения. Когда через MOV проходит большой ток, его сопротивление уменьшается и действует как короткое замыкание. Следовательно, MOV обычно используются параллельно с предохранителем для защиты цепей от скачков высокого напряжения. В этой статье мы узнаем больше о MOV Working и о том, как использовать его в своих проектах для защиты цепей от скачков напряжения .Мы также узнаем об электрических свойствах MOV и о том, как выбрать MOV в соответствии с вашими проектными требованиями, так что приступим.

Что такое MOV (металлооксидный варистор)?

MOV — это просто переменный резистор, но, в отличие от потенциометров, MOV могут изменять свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения . Если напряжение на нем увеличивается, сопротивление уменьшается, и наоборот. Это свойство полезно для защиты цепей от скачков высокого напряжения; следовательно, они в основном используются в качестве устройств защиты от перенапряжения в электронной сети.Простой MOV показан на рисунке ниже

.

Как работает MOV?

В нормальных условиях эксплуатации сопротивление MOV будет высоким, и они будут потреблять очень небольшой ток, но при скачке напряжения в сети напряжение поднимется выше изгиба или напряжения ограничения , и они потребляют больше тока, это рассеивает перенапряжения и защищает оборудование. MOV могут использоваться только для защиты от коротких скачков напряжения , они не выдерживают длительных скачков напряжения.Если MOV подвергаются повторяющимся скачкам напряжения, их свойства могут немного ухудшиться. Всякий раз, когда они испытывают скачок напряжения, напряжение зажима падает немного ниже, что через некоторое время может даже привести к их разрушению. Чтобы избежать подобных рисков, MOV обычно подключаются последовательно с термовыключателем / предохранителем, который может сработать при подаче большого тока. Давайте обсудим подробнее, как MOV работает в цепи.

Как использовать MOV в вашей цепи?

MOV а.k.a варисторы обычно используются вместе с плавким предохранителем параллельно цепи, которая должна быть защищена. На изображении ниже показано, как использовать MOV в цепи электроники .

Когда напряжение находится в номинальных пределах, сопротивление MOV будет очень высоким, и, следовательно, весь ток течет через цепь, а ток через MOV не течет. Но когда в главном напряжении возникает скачок напряжения, он появляется непосредственно на MOV, поскольку он размещен параллельно сети переменного тока.Это высокое напряжение снизит значение сопротивления MOV до очень низкого значения, что сделает его похожим на короткое замыкание.

Это вызывает прохождение большого тока через MOV, который приведет к срабатыванию предохранителя и отключению цепи от сетевого напряжения. Во время скачков напряжения неисправное высокое напряжение очень скоро вернется к нормальным значениям, в этих случаях продолжительность протекания тока будет недостаточно высокой, чтобы сгорел предохранитель, и схема вернется к нормальной работе, когда напряжение станет нормальным.Но каждый раз, когда обнаруживается всплеск, MOV на мгновение отключает цепь, закорачивая себя и повреждая себя каждый раз большим током. Так что, если вы обнаружите, что MOV поврежден в какой-либо силовой цепи, возможно, это связано с тем, что в цепи было много скачков напряжения.

MOV Строительство Варистор на основе оксида металла

— это резистор , зависящий от напряжения , который изготовлен из керамических порошков оксидов металлов, таких как оксид цинка, и некоторых оксидов других металлов, таких как оксиды кобальта, марганца, висмута и т. Д.MOV состоит приблизительно из 90% оксида цинка и небольшого количества оксидов других металлов. Керамические порошки оксидов металлов остаются неповрежденными между двумя металлическими пластинами, называемыми электродами.

Гранулы оксидов металлов создают диодный переход между каждым ближайшим соседом. Итак, MOV — это большое количество последовательно соединенных диодов. Когда вы прикладываете небольшое напряжение к электродам, через переходы появляется обратный ток утечки . Первоначально генерируемый ток будет небольшим, но когда на MOV подается большое напряжение, пограничные переходы диодов выходят из строя из-за туннелирования электронов и лавинного пробоя.Внутренняя структура MOV показана на рисунке ниже.

Конструкция металлооксидного варистора

Варистор MOV начинает проводить, когда на соединительные провода подается определенное напряжение, и прекращает проводить, когда напряжение падает ниже порогового напряжения . MOV доступны в различных форматах, таких как дисковый формат, устройства с осевыми выводами, блоки и винтовые клеммы, а также устройства с радиальными выводами. MOV всегда следует подключать параллельно, для увеличения мощности передачи энергии, и если вы хотите получить более высокое номинальное напряжение, вы должны подключать их последовательно.

Электрические характеристики MOV

Давайте рассмотрим различные электрические характеристики MOV, чтобы лучше понять свойства MOV .

Статическое сопротивление

Кривая статического сопротивления MOV строится со значением сопротивления MOV по оси X и значением напряжения по оси Y.

Кривая статического сопротивления

Вышеупомянутая кривая представляет собой кривую напряжения и сопротивления MOV, при нормальном напряжении сопротивление находится на пике, но по мере увеличения напряжения сопротивление варистора уменьшается.Эта кривая может использоваться, чтобы понять, какое сопротивление будет на вашем MOV при разных уровнях напряжения.

Характеристики V-I

Согласно закону Ома характеристическая кривая V-I линейного резистора всегда представляет собой прямую линию, но мы не можем ожидать того же от переменного резистора. Как вы можете видеть на изображении ниже, если есть даже небольшое изменение напряжения, то это также означает значительное изменение тока.

MOV может работать в обоих направлениях, следовательно, он имеет симметричные двунаправленные характеристики.Кривая будет похожа на характеристическую кривую двух последовательно соединенных стабилитронов. Когда MOV не проводит, он имеет высокое сопротивление до определенного напряжения, скажем, 0-200 вольт, кривая имеет линейную зависимость, где ток, протекающий через варистор, почти равен нулю. Когда мы увеличиваем подаваемое напряжение в диапазоне 200-250 В, сопротивление уменьшается, варистор начинает проводить ток, и начинает течь ток в несколько микроампер, что не имеет большого значения для кривой.

Как только возрастающее напряжение достигает номинального или ограничивающего напряжения (250 В), варистор становится очень проводящим, через варистор начинает течь ток около 1 мА. Когда переходное напряжение на варисторе равно или превышает напряжение ограничения, сопротивление варистора становится небольшим, что превращает его в проводник из-за лавинного эффекта полупроводникового материала.

Емкость МОВ

Как мы уже знаем, MOV состоит из двух электродов, он действует как диэлектрическая среда и обладает эффектами конденсатора, которые могут повлиять на работу системы, если это не принять во внимание.Каждый полупроводниковый варистор будет иметь значение емкости в зависимости от площади, которая также обратно пропорциональна его толщине.

Значение емкости не имеет большого значения, когда дело доходит до цепи постоянного тока, поскольку емкость будет оставаться почти постоянной, пока напряжение устройства не достигнет напряжения ограничения. Когда напряжение достигает предельного напряжения, никакого эффекта емкости не будет, поскольку варистор начнет нормально функционировать.

Когда дело доходит до цепей переменного тока, емкость MOV может повлиять на общее сопротивление корпуса MOV, что вызывает ток утечки .Поскольку варистор подключен параллельно защищаемому устройству, сопротивление утечки варистора быстро падает с увеличением частоты. Значение реактивного сопротивления MOV можно рассчитать по формуле

Xc = 1 / 2πfC

Где Xc — емкостное реактивное сопротивление, а f — частота переменного тока. Если частота увеличивается, ток утечки также будет увеличиваться, как показано в области непроводящей утечки на кривой ВАХ, обсужденной выше.

Выбор правильного MOV для защиты

Вы должны знать о различных количествах параметров MOV, чтобы выбрать правильное устройство для вашего оборудования. Спецификация MOV зависит от следующих

  • Максимальное рабочее напряжение: Это установившееся постоянное напряжение, до которого типичный ток утечки будет меньше указанного значения.
  • Напряжение ограничения: Это напряжение, при котором MOV начинает проводить и рассеивать импульсный ток.
  • Импульсный ток: Это максимальный пиковый ток, который может быть передан устройству, не вызывая его повреждения; в основном это выражается в «текущем состоянии в данный момент». Хотя устройство может выдерживать импульсный ток, производители рекомендуют заменять его в случае возникновения импульсного тока.
  • Сдвиг скачка: Каждый раз, когда устройство испытывает скачок, номинальное напряжение ограничения уменьшается, изменение напряжения после скачка называется скачком напряжения.
  • Поглощение энергии: Максимальное количество энергии, которое MOV может рассеять в течение указанного пикового времени импульса определенной формы волны во время всплеска. Это значение можно определить, запустив все устройства в определенной управляемой цепи с определенными значениями. Энергия обычно выражается в стандартных переходных процессах x / y, где x — переходные процессы, а y — время достижения половины пикового значения.
  • Время отклика: Это время, в которое варистор начинает проводить ток после возникновения скачка напряжения, во многих случаях точное время отклика отсутствует.Типичное время отклика всегда равно 100 нс.
  • Максимальное напряжение переменного тока: Это максимальное среднеквадратичное линейное напряжение, которое может постоянно подаваться на варистор. Максимальное среднеквадратичное значение следует выбирать так, чтобы оно было немного выше фактического действующего напряжения сети. Пиковое напряжение синусоиды не должно перекрываться с минимальным варистором, в противном случае это может сократить срок службы компонентов. Производители указывают максимальное напряжение переменного тока, которое мы можем подать на устройство в самом описании продукта.
  • Ток утечки: Это величина тока, потребляемого варистором, когда он работает ниже напряжения ограничения, то есть когда в сети нет скачков напряжения. Обычно ток утечки указывается при заданном рабочем напряжении на устройстве.

Применение MOV

MOV могут использоваться для защиты различных типов оборудования от различных типов неисправностей. Они могут использоваться для защиты однофазной линии от линии и защиты от однофазной линии к линии и между фазой и землей в электрических цепях переменного / постоянного тока.Они могут использоваться для защиты переключения полупроводников в транзисторах, полевых МОП-транзисторах или тиристорах, а также для защиты от дугового разряда в устройствах с моторным приводом.

Когда дело доходит до применения, MOV могут использоваться в цепях, где когда-либо существует риск скачков напряжения или скачков напряжения. MOV в основном используются в адаптерах и полосах с защитой от перенапряжения, источниках питания, подключенных к сети, телефонных и других линиях связи, защите промышленных линий переменного тока высокой энергии, системах передачи данных или системах питания, защите общего электронного оборудования, такого как сотовые телефоны. , цифровые фотоаппараты, персональные цифровые помощники, MP3-плееры и ноутбуки.

MOV

также используются в некоторых случаях, например, в микроволновых смесителях, для модуляции, обнаружения и преобразования частоты, которые не являются наиболее известными приложениями MOV.

Схема защиты MOV — Рекомендации по проектированию

Теперь, когда мы обсудили, что такое MOV и как он используется для защиты вашей схемы от скачков напряжения, давайте закончим статью несколькими советами по проектированию, которые пригодятся вам при проектировании схемы.

  1. Первым шагом при выборе MOV является определение непрерывного рабочего напряжения, которое будет обеспечиваться на варисторе, вы должны выбрать варистор с максимальным напряжением переменного или постоянного тока, которое соответствует или немного выше приложенного напряжения.Выбор варистора, у которого максимальное номинальное напряжение на 10-15% выше, чем фактическое линейное напряжение, является обычным делом, поскольку линии питания всегда имеют допуск по отклонению напряжения. Это соотношение будет включено в их значения напряжения. В некоторых случаях, если вы предпочитаете добиться чрезвычайно низкого тока утечки, несмотря на минимально возможный уровень защиты, вы можете использовать варистор с более высоким рабочим напряжением.
  2. Узнайте количество энергии, поглощаемой варистором в случае перенапряжения. Это можно определить, используя всю абсолютную максимальную нагрузку варистора во время перенапряжения в окружающей среде и спецификации, указанные в таблице данных.Вы должны выбрать варистор, который может рассеивать больше энергии, что эквивалентно или немного больше, чем рассеиваемая энергия, необходимая во время скачка, который может произвести схема.
  3. Рассчитайте пиковый переходный ток или импульсный ток через варистор. Вы должны выбрать варистор с номинальным импульсным током, равным или немного большим, чем номинальный ток, требуемый при событии, которое может вызвать схема, чтобы убедиться, что он работает правильно.
  4. Подобно всем вышеупомянутым свойствам, вы также должны определить требуемую рассеиваемую мощность и выбрать варистор, который имеет эквивалентную номинальную мощность или в идеале превышает мощность, требуемую в случае, когда цепь может производить.
  5. Мощность, импульсный ток и номинальная мощность всегда выбираются таким образом, чтобы они превышали ожидаемое событие. Если вы не уверены в факторах события, разумно выбрать устройство с более высокой мощностью, выбросом текущие и энергетические рейтинги.
  6. Последний и самый важный шаг — это выбор модели, которая может обеспечить необходимое напряжение фиксации. Вы можете выбрать напряжение ограничения на основе приблизительного максимального значения напряжения, которое вы позволите входу или выходу вашей схемы видеть во время события.Вы должны убедиться, что ваша схема будет способна выдержать это напряжение, это будет самое высокое напряжение, которое будет испытывать ваша нижняя цепь.

Варистор: определение, работа, работа и тестирование

Варистор — это устройство с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Когда напряжение, приложенное к варистору, ниже его порогового значения, ток, протекающий через него, чрезвычайно мал, что эквивалентно резистору с бесконечным сопротивлением, наоборот.Самый распространенный варистор — это металлооксидный варистор (MOV).

Что такое варистор?

Каталог

Ⅰ Что такое варистор?

Варистор — это устройство с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Он в основном используется для фиксации напряжения, когда цепь подвергается перенапряжению, и поглощения избыточного тока для защиты чувствительных устройств. Его также называют «резистор, зависимый от напряжения », сокращенно « VDR ».Материал корпуса резистора варистора — полупроводник, поэтому он представляет собой разновидность полупроводниковых резисторов. Варистор из оксида цинка (ZnO), который сейчас широко используется, имеет основной материал, состоящий из двухвалентного цинка (Zn) и шестивалентного кислорода (O). Таким образом, с точки зрения материалов варистор из оксида цинка представляет собой своего рода «оксидный полупроводник II-VI».

Варистор

Варистор — это устройство защиты с ограничением напряжения. Используя нелинейные характеристики варистора, когда между двумя полюсами варистора возникает перенапряжение, варистор может ограничивать напряжение до относительно фиксированного значения напряжения, тем самым обеспечивая защиту последующей цепи.Основными параметрами варистора являются напряжение варистора, токовая нагрузка, емкость перехода, время отклика и т. Д.

Ⅱ Как работают варисторы?

Время отклика варистора составляет нс, что быстрее, чем у газоразрядной трубки, и немного медленнее, чем у трубки TVS. Как правило, скорость срабатывания защиты от перенапряжения для электронных схем может соответствовать требованиям. Емкость перехода варистора обычно составляет от сотен до тысяч ПФ.Во многих случаях его не следует напрямую применять для защиты высокочастотных сигнальных линий. При применении для защиты цепей переменного тока большая емкость перехода увеличивает утечку. При проектировании схемы защиты необходимо полностью учитывать ток. Варистор имеет большую пропускную способность, но меньше газоразрядной трубки.

Когда напряжение, приложенное к варистору, ниже его порогового значения, ток, протекающий через него, чрезвычайно мал, что эквивалентно резистору с бесконечным сопротивлением.То есть, когда приложенное к нему напряжение ниже его порогового значения, это эквивалентно переключателю в выключенном состоянии.

Когда напряжение, приложенное к варистору, превышает его пороговое значение, ток, протекающий через него, резко увеличивается, что эквивалентно бесконечно малому сопротивлению. Другими словами, когда приложенное к нему напряжение превышает его пороговое значение, это эквивалентно переключателю в замкнутом состоянии.

Ⅲ Основные параметры варистора

Основными параметрами варистора являются: номинальное напряжение, коэффициент напряжения, максимальное управляющее напряжение, коэффициент остаточного напряжения, ток утечки, ток утечки, температурный коэффициент напряжения, текущий температурный коэффициент, коэффициент нелинейности напряжения, сопротивление изоляции, статическая емкость и т. Д..

1. Номинальное напряжение относится к значению напряжения на варисторе при прохождении постоянного тока 1 мА.

2. Отношение напряжений относится к соотношению значения напряжения, генерируемого, когда ток варистора составляет 1 мА, и значения напряжения, генерируемого, когда ток варистора составляет 0,1 мА.

3. Максимальное ограничивающее напряжение относится к максимальному значению напряжения, которое могут выдержать два конца варистора.

4. Соотношение остаточных напряжений : Когда ток, протекающий через варистор, имеет определенное значение, генерируемое на нем напряжение называется этим значением тока как остаточным напряжением. Коэффициент остаточного напряжения — это отношение остаточного напряжения к номинальному напряжению.

5. Пропускная способность также называется пропускной способностью, которая относится к максимальному импульсному (пиковому) току, который может проходить через варистор при определенных условиях (с заданным интервалом времени и количеством раз, стандартным пусковой ток).

6. Thw ток утечки и ток ожидания относятся к току, протекающему через варистор при указанной температуре и максимальном постоянном напряжении.

7. Температурный коэффициент напряжения относится к скорости изменения номинального напряжения варистора в пределах указанного диапазона температур (температура 20 ~ 70 ° C), то есть, когда ток через варистор остается постоянным, относительное изменение обоих концов варистора при изменении температуры на 1 ℃.

8. Температурный коэффициент тока относится к относительному изменению тока, протекающего через варистор, когда температура на варисторе остается постоянной, а температура изменяется на 1 ° C.

9. Коэффициент нелинейности напряжения относится к отношению значения статического сопротивления к значению динамического сопротивления варистора при заданном приложенном напряжении.

10. Сопротивление изоляции относится к величине сопротивления между выводом (штырем) варистора и изолирующей поверхностью корпуса резистора.

11. Статическая емкость относится к внутренней емкости самого варистора.

Ⅳ Функция варисторов

Основная функция варистора — защита переходного напряжения в цепи. По принципу работы, описанному выше, варистор эквивалентен переключателю. Только когда напряжение превышает его пороговое значение, а переключатель замкнут, ток, протекающий через него, увеличивается, и влияние на другие цепи не сильно меняется, тем самым уменьшая влияние перенапряжения на последующие чувствительные цепи.Эта функция защиты варистора может использоваться многократно, а также может быть преобразована в одноразовое защитное устройство, подобное токовому предохранителю.

Функция защиты варистора получила широкое распространение. Например, в цепи питания домашнего цветного телевизора используется варистор для выполнения функции защиты от перенапряжения. Когда напряжение превышает пороговое значение, варистор отражает его характеристики фиксации. Чрезмерное напряжение понижается, так что последующая цепь работает в безопасном диапазоне напряжений.

Варистор в основном используется для защиты от переходных перенапряжений в цепи, но из-за его вольт-амперных характеристик, аналогичных полупроводниковому стабилитрону, он также имеет множество функций элементов схемы. Например, варистор представляет собой своего рода высоковольтный стабилизирующий элемент постоянного тока с малым током-напряжением со стабильным напряжением в тысячи вольт или более, чего не может достичь кремниевый стабилитрон. Варистор можно использовать в качестве элемента обнаружения флуктуации напряжения, битового элемента сдвига уровня постоянного тока, флуоресцентного пускового элемента, элемента выравнивания напряжения и так далее.

Ⅴ Металлооксидный варистор

Наиболее распространенным варистором является варистор из оксида металла (MOV), который содержит керамический блок, состоящий из частиц оксида цинка и небольшого количества других оксидов металлов или полимеров, зажатый между двумя металлическими листами. На стыке частиц и соседних оксидов образуется диодный эффект. Из-за большого количества беспорядочных частиц это эквивалентно большому количеству диодов с обратным подключением. При низком напряжении наблюдается лишь небольшой обратный ток утечки.Когда встречается высокое напряжение, происходит обратный коллапс диода из-за горячих электронов и туннельного эффекта, и протекает большой ток. Следовательно, кривая вольт-амперной характеристики варистора очень нелинейна: высокое сопротивление при низком напряжении и низкое сопротивление при высоком напряжении.

Металлооксидные варисторы в настоящее время являются наиболее распространенными устройствами ограничения напряжения и могут использоваться для различных напряжений и токов. Использование оксидов металлов в его структуре означает, что MOV очень эффективны в поглощении кратковременных скачков напряжения и имеют более высокие возможности управления энергией.

Как и обычные варисторы, металлооксидные варисторы начинают проводить при определенном напряжении и перестают проводить, когда напряжение ниже порогового. Основное различие между стандартным варистором из карбида кремния (SiC) и варистором типа MOV заключается в том, что ток утечки материала из оксида цинка через MOV очень мал при нормальных рабочих условиях, а его рабочая скорость намного выше в переходном режиме зажима.

MOV

обычно имеют радиальные выводы и твердое внешнее синее или черное эпоксидное покрытие, которое очень похоже на дисковые керамические конденсаторы и может быть физически установлено на печатных платах и ​​печатных платах аналогичным образом.Типичный металлооксидный варистор имеет следующую структуру:

Металлооксидная варисторная конструкция

Чтобы выбрать правильный MOV для конкретного приложения, необходимо понимать полное сопротивление источника и возможную импульсную мощность переходного процесса. Для входных линейных или фазовых переходных процессов выбор правильного MOV немного сложнее, поскольку характеристики источника питания обычно неизвестны. Вообще говоря, электрическая защита от переходных процессов и всплесков мощности схемы выбора MOV обычно является просто обоснованным предположением.

Однако металлооксидные варисторы можно использовать для различных напряжений варисторов, от примерно 10 до более 1000 вольт переменного или постоянного тока, поэтому он может помочь вам сделать выбор, зная напряжение питания. Например, выберите MOV или кремниевый варистор. Для напряжения его максимальное непрерывное среднеквадратичное значение напряжения должно быть немного выше, чем максимальное ожидаемое напряжение источника питания. Например, источник питания на 120 В соответствует среднеквадратичному значению 130 вольт, а 230 В — к источнику питания 260 В.

Максимальное значение импульсного тока, которое будет использовать варистор, зависит от ширины переходного импульса и количества повторений импульсов.Можно сделать предположение о ширине переходного импульса, которая обычно составляет от 20 до 50 микросекунд (мкс). Если пикового значения импульсного тока недостаточно, варистор может перегреться и выйти из строя. Следовательно, если варистор работает без каких-либо сбоев или деградации, он должен иметь возможность быстро рассеивать поглощенную энергию переходного импульса и безопасно возвращаться в свое предимпульсное состояние.

Ⅵ Характеристики неисправного варистора

Резистор — это самый многочисленный компонент в электрооборудовании, но не самый высокий уровень повреждения.Обрыв цепи — наиболее распространенный тип повреждения сопротивления. Редко сопротивление становится большим, и очень редко сопротивление становится маленьким. Распространенными типами являются резисторы с углеродной пленкой, резисторы с металлической пленкой, резисторы с проволочной обмоткой и резисторы с предохранителями. Наиболее широко используются первые два типа резисторов. Их характеристики повреждения: низкое сопротивление (ниже 100 Ом) и высокое сопротивление (выше 100 кОм). Во-вторых, при повреждении резистора с низким сопротивлением он часто сгорает и почернеет, что легко найти, а при повреждении резистора с высоким сопротивлением остается мало следов.Резисторы с проволочной обмоткой обычно используются для ограничения высокого тока, а сопротивление невелико. Когда цилиндрический резистор с проволочной обмоткой сгорает, часть его становится черной или поверхность взрывается, треснет. Цементное сопротивление — это разновидность проволочного сопротивления, которое может сломаться при выгорании, иначе не останется видимых следов. Когда предохранитель перегорит, некоторые поверхности оторвутся, а на некоторых не останется следов, но они никогда не сгорят и не станут черными.

Ⅶ Как проверить варисторы?

1.Подготовка перед измерением варистора

Подключите два измерительных провода (независимо от положительного и отрицательного) к двум концам резистора, чтобы измерить фактическое значение сопротивления. Для повышения точности измерения диапазон выбран согласно номинальному значению измеряемого сопротивления. Из-за нелинейной зависимости шкалы Ом средняя часть шкалы в порядке. Следовательно, значение указателя должно упасть, насколько это возможно, до середины шкалы, то есть в диапазоне от 20% до 80% радиана полной шкалы.В зависимости от уровня ошибки сопротивления допускается погрешность ± 5%, ± 10% или ± 20% между показанием и номинальным сопротивлением, соответственно. Если диапазон ошибок превышен, резистор изменил стандартное значение.

2. Как измерить качество варистора?

Для проверки варистора обычно требуется источник питания с широким диапазоном регулируемого напряжения, и он имеет хороший эффект ограничения тока. При измерении параллельно варистору подключают вольтметр с хорошей точностью.Подключите регулируемый шнур питания к обоим концам варистора.

Вольтметр показывает напряжение питания. Вам следует медленно регулировать напряжение и вы увидите, как оно внезапно падает после достижения определенного напряжения. Напряжение в последний момент перед понижением является значением защиты варистора.

При постоянном напряжении, приложенном к варистору, значение его сопротивления может изменяться от МОм (Мегаом) до мОм (Миллиом). Когда напряжение низкое, варистор работает в области тока утечки, показывая большое сопротивление, а ток утечки невелик; когда напряжение повышается до нелинейной области, ток изменяется в относительно большом диапазоне, и напряжение не изменяется сильно, показывая хорошую характеристику ограничения напряжения; когда напряжение снова повышается, варистор входит в область насыщения и имеет очень маленькое линейное сопротивление.Из-за большого тока варистор со временем перегреется и сгорит или даже лопнет.

При измерении варистора установите мультиметр на диапазон 10 кОм. Подключите измерительные провода к обоим концам резистора. Мультиметр должен отображать значение сопротивления, указанное на варисторе. Если значение превышает это значение, варистор поврежден.

Мультиметр

3. Выбор варистора

При выборе варистора необходимо учитывать особые условия цепи и, как правило, следует соблюдать следующие принципы:

(1) Выбор напряжения варистора V1mA

В соответствии с выбранным напряжением источника питания, напряжение источника питания, непрерывно подаваемое на варистор, не должно превышать значение «максимального непрерывного рабочего напряжения», указанное в спецификации.То есть максимальное рабочее напряжение постоянного тока варистора должно быть больше, чем рабочее напряжение постоянного тока VIN линии питания (сигнальной линии), то есть VDC ≥ VIN; При выборе источника питания переменного тока 220 В необходимо полностью учитывать диапазон колебаний рабочего напряжения электросети. Общий диапазон колебаний внутренней электросети составляет 25%. Следует выбрать варистор с напряжением варистора от 470 В до 620 В. Выбор варистора с более высоким напряжением варистора может снизить частоту отказов и продлить срок службы, но остаточное напряжение немного увеличивается.

(2) Выбор трафика

Номинальный ток разряда варистора должен быть больше, чем импульсный ток, который требуется выдержать, или максимальный импульсный ток, который может возникнуть во время работы оборудования. Номинальный ток разряда должен быть рассчитан путем нажатия значения более 10 разрядов на кривой номинальных значений времени работы от перенапряжения, что составляет около 30% от максимального ударного потока (т. Е. 0,3IP).

(3) Выбор напряжения фиксации

Фиксирующее напряжение варистора должно быть меньше максимального напряжения (т. Е. Безопасного напряжения), которое может выдержать защищаемый компонент или оборудование.

(4) Выбор конденсатора ЦП

Для высокочастотных сигналов передачи емкость Cp должна быть меньше, и наоборот

(5) Согласование внутреннего сопротивления (Согласование сопротивления)

Соотношение между внутренним сопротивлением R (R≥2Ω) защищаемого компонента (линии) и переходным внутренним сопротивлением Rv варистора: R≥5Rv; для защищаемого компонента с малым внутренним сопротивлением, не влияющим на скорость передачи сигнала, следует попробовать использовать большой варистор конденсатора.

Статьи по теме:

Резисторы SMD : коды, размеры, испытания, допуски и выбор

В чем разница между подтягивающими и понижающими резисторами?

Варистор на основе оксида металла (MOV), основы, работа, технические характеристики, характеристики, характеристики

Варистор оксида металла (MOV)

Основы варистора

Варистор / резистор, зависящий от напряжения (VDR), представляет собой компонент, имеющий вольт-амперные характеристики, которые очень похожи на характеристики диода.Этот компонент используется для защиты электрических устройств от высоких переходных напряжений. Они вставлены в устройства таким образом, что они замыкаются при возникновении большого тока из-за высокого напряжения. Таким образом, компоненты устройства, зависящие от тока, будут защищены от внезапного скачка напряжения.

Я уже подробно объяснил работу и применение переменного резистора [варистора]. Чтобы узнать больше об этом, перейдите по ссылке ниже.

СМОТРЕТЬ: ПЕРЕМЕННЫЕ РЕЗИСТОРЫ — РАБОТА И ПРИМЕНЕНИЕ

Следует также отметить, что VDR в основном представляют собой неомические переменные резисторы.В случае омических переменных резисторов обычно используются потенциометры и реостат.

Чтобы узнать больше, пройдите по ссылке ниже.

СМОТРЕТЬ: ПОТЕНЦИОМЕТР И РЕОСТАТ — РАБОТА И СРАВНЕНИЕ

Металлооксидный варистор — основные сведения

MOV — наиболее часто используемый тип варистора. Он называется так, потому что компонент сделан из смеси оксида цинка и оксидов других металлов, таких как кобальт, марганец и т. Д., И находится в неизменном состоянии между двумя электродами, которые в основном представляют собой металлические пластины.MOV — это наиболее часто используемый компонент для защиты тяжелых устройств от переходных напряжений. Между каждой границей зерна и его ближайшим соседом образуется диодный переход. Таким образом, MOV — это в основном огромное количество диодов, подключенных параллельно друг другу. Они предназначены для работы в параллельном режиме, так как он будет лучше управлять энергией. Но если компонент предназначен для обеспечения лучшего номинального напряжения, лучше соединить их последовательно.

Обратный ток утечки появляется через диодные переходы каждой границы, когда к электродам прикладывается внешнее крошечное напряжение.Производимый ток также будет очень небольшим. Но когда на электроды подается большое напряжение, пограничный переход диода выходит из строя в результате сочетания туннелирования электронов и лавинного пробоя. Таким образом, устройство демонстрирует высокий уровень нелинейных вольт-амперных характеристик. Из характеристик следует также отметить, что компонент будет иметь низкое сопротивление при высоких напряжениях и высокое сопротивление при низких напряжениях.

Единственная проблема с этим компонентом заключается в том, что они не могут выдерживать переходное напряжение, превышающее превышенное значение.Они имеют тенденцию к ухудшению после определенного уровня. В таком случае их придется время от времени заменять. Когда они поглощают переходное напряжение, они обычно рассеивают его в виде тепла. Когда этот процесс повторяется в течение некоторого времени, устройство начинает изнашиваться из-за чрезмерного нагрева.

Их можно подключать параллельно для повышения энергоэффективности. MOV также могут быть подключены последовательно, чтобы обеспечить более высокое номинальное напряжение или номинальное напряжение между стандартными приращениями.

MOV Технические характеристики
  • Максимальное рабочее напряжение — это максимальное установившееся постоянное напряжение. В этом случае значение типичного тока утечки будет меньше заданного значения.
  • Напряжение варистора
  • Максимальное напряжение фиксации получается, когда к компоненту прикладывается определенный импульсный ток для получения максимального пикового напряжения.
  • Импульсный ток
  • Импульсный сдвиг относится к изменению напряжения после подачи импульсного тока.
  • Поглощение энергии означает максимальную энергию, которая рассеивается для определенной формы сигнала без особых проблем.
  • Емкость
  • Ток утечки
  • Время ответа
  • Максимальное среднеквадратичное напряжение переменного тока означает максимальное значение среднеквадратичного напряжения, которое может подаваться на компонент.

Работа металлооксидного варистора (MOV)
Работа металлооксидного варистора (MOV)

Работа MOV показана на рисунке выше.

Сопротивление MOV очень высокое. Во-первых, давайте рассмотрим, что компонент имеет разомкнутую цепь, как показано на рисунке 1 (а). Компонент начинает проводить ток, как только напряжение на нем достигает порогового значения. Когда оно превышает пороговое напряжение, сопротивление в MOV сильно падает и достигает нуля. Это показано на рисунке 1 (b). Поскольку в это время устройство имеет очень маленький импеданс из-за высокого напряжения на нем, весь ток будет проходить через сам металлооксидный варистор.Компонент должен быть подключен параллельно нагрузке. Максимальное напряжение, которое будет проходить через нагрузку, будет суммой напряжения, которое появляется на проводке и отключении, заданном для устройства. Также будет добавлено напряжение фиксации на MOV. После того, как переходное напряжение пройдет через компонент, MOV снова будет ждать следующего переходного напряжения. Это показано на рисунке 1 (c).

MOV Производительность

Варистор в основном используется в качестве ограничителя скачков напряжения в сети.Устройство не проводит ток, когда напряжение на нем ниже напряжения ограничения. Но, если через него проходит сильный выброс (молния), который более высок, чем может выдержать варистор, компонент не будет работать. Результирующий ток будет настолько высоким, что повредит MOV.

Производительность варистора со временем снижается, даже если через него проходят небольшие скачки. Срок службы MOV будет объяснен в таблице производителей. Диаграмма будет иметь графики и показания между током, временем, а также количеством переходных импульсов, которые проходят через варистор.

Другая основная причина, влияющая на производительность MOV, — это класс энергопотребления. При повышении номинальной мощности срок службы варистора изменяется в геометрической прогрессии. Таким образом, произойдет изменение переходных импульсов, которыми может управлять устройство. Это увеличивает фиксирующее напряжение при выходе из строя каждого переходного процесса.

Производительность можно увеличить, подключив несколько варисторов параллельно.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*