Alle elektroniske enheder, der er tilsluttet et netværk, skal beskyttes mod overskridelse af strøm- eller spændingstærskler. Der anvendes forskellige sikringer og afbrydere til strømbeskyttelse, men varistorer anvendes oftest til overspændingsbeskyttelse. I denne artikel vil vi se nærmere på varistorprincippet, dets egenskaber og fordele og ulemper ved denne elektroniske komponent.
Indhold
Hvad er en varistor, og hvor den anvendes
Varistor - En varistor er en variabel modstand i faststof med evnen til at ændre sin elektriske modstand i overensstemmelse med den spænding, der påføres den.
Funktionsprincippet for denne elektroniske komponent er anderledes end for en normal modstand eller et potentiometer. Standardmodstand modstand Potentiometeret har til enhver tid en konstant modstand uanset spændingen i kredsløbet; potentiometeret gør det muligt at ændre modstanden manuelt ved at dreje på kontrolknappen. En varistor har på den anden side en ikke-lineær symmetrisk volt-strømkarakteristik, og dens modstand er fuldt ud afhængig af kredsløbsspændingen.
På grund af denne egenskab anvendes varistorer i vid udstrækning og effektivt til at beskytte elektriske netværk, maskiner og udstyr samt elektroniske komponenter, printplader og chips uanset spændingstype. De er billige at fremstille og er robuste og i stand til at modstå store belastninger.
Varistorer anvendes både i højspændingsapplikationer op til 20 kV og lavspændingsapplikationer fra 3V til 200V som spændingsbegrænser. De kan bruges i både veksel- og jævnstrømskredse. De bruges til at regulere og stabilisere strøm og spænding og i overspændingsbeskyttelsesanordninger. De anvendes til konstruktion af netfiltre, strømforsyninger og mobiltelefoner, OVERSPÆNDINGSAFVISERE og andre enheder.
Typer og funktionsprincip
Under normale driftsbetingelser har en varistor en enorm modstand, som kan falde, når spændingen stiger over en tærskelværdi. Hvis spændingen stiger betydeligt, ændrer varistoren sin isolerende tilstand til en ledende tilstand og stabiliserer spændingen ved at lade en høj strøm passere gennem den via lavineeffekten i halvlederen.
Varistorer kan håndtere høje og lave spændinger og er derfor opdelt i to grupper af enheder, der har det samme funktionsprincip:
- Højspænding: kan fungere i kredsløb med strømværdier på op til 20 kV (anvendes i net- og udstyrsbeskyttelsessystemer, overspændingsbeskyttelse).
- Lavspændingskomponenter: Nominelle spændinger af denne type spænder fra 3V til 200V (bruges til at beskytte elektroniske enheder og udstyrskomponenter med en strømstyrke på 0,1 til 1A og er installeret ved strømforsyningens ind- eller udgang).
Varistorers responstid i tilfælde af spændingsspids er ca. 25 ns, hvilket er en fremragende værdi, men i nogle tilfælde utilstrækkeligt. Derfor har fabrikanter af elektroniske komponenter udviklet teknologi til fremstilling af en smd-modstand, der har en responstid på 0,5 ns eller bedre.
Alle typer varistorer fremstilles af siliciumcarbid eller zinkoxid ved at sintre dette materiale med et bindemiddel (harpiks, ler, glas) ved høj temperatur. Når halvlederelementet er fremstillet, metalliseres det på begge sider, og metalforbindelsesterminalerne loddes.
Mærkning, vigtigste egenskaber og parametre
Hver producent af varistorer mærker sit produkt på en bestemt måde, og derfor findes der et stort antal mærkningsvarianter og deres afkodning. De mest almindelige varistorer i Rusland er K275, og populære udenlandske komponenter er 7n471k, kl472m og andre.
Du kan afkode CNR-10d751k varistorbetegnelsen på følgende måde: CNR - metal-oxidvaristor; d - betyder, at komponenten har form som en skive; 10 - er diameteren af skiven; 751 -er responsspændingen for enheden (beregningen foretages ved at multiplicere de to første cifre med 10 i potens med det tredje ciffer, dvs. 75 gange 10 i potens med 750 V); k - den tilladte afvigelse af den nominelle spænding, som er 10 % i hver retning (l - 15 %, M - 20 %, P - 25 %).
De vigtigste egenskaber ved varistorer er følgende:
Klassificeringsspænding - Spænding ved en bestemt værdi af den strøm, der løber gennem varistoren (denne værdi er normalt 1 mA). Denne parameter er relativ og påvirker ikke valget af enhed;
Den maksimalt tilladte spænding - spændingsområde (RMS eller rms.), hvor varistoren begynder at reducere sin modstand;
Maksimal absorptionsenergi - en egenskab, der angiver den mængde energi, som en varistor afgiver og ikke svigter efter at være blevet udsat for en enkelt impuls (målt i joule);
Maksimal impulsstrøm - normaliserer stigningstiden og varigheden af strømimpulsen (målt i ampere);
Kapacitans - er en meget vigtig parameter, der måles i lukket tilstand og ved en given frekvens (falder til nul, hvis der påføres en høj strøm til varistoren);
Tolerance - afvigelsen fra den nominelle potentialforskel i begge retninger (angives i procent).
udløbstid - Tid, hvorefter varistoren skifter fra lukket til åben (Normalt nogle få tiendedele af nanosekunder).
Fordele og ulemper ved varistorer
Vigtige fordele ved den ikke-lineære modstand (varistor) er dens stabilitet og pålidelighed ved høje frekvenser og høje belastninger. Den anvendes i mange applikationer med spændinger fra 3V til 20kV, er relativt enkel og billig at fremstille og er effektiv i drift. Andre vigtige fordele er:
- høj responshastighed (nanosekunder);
- lang levetid;
- mulighed for at overvåge spændingsudsving (inertifri metode).
Selv om denne elektroniske komponent har mange fordele, har den også ulemper, som påvirker dens anvendelse i forskellige systemer. Disse omfatter:
- lavfrekvent støj under drift;
- komponentens ældning (tab af parametre over tid);
- høj kapacitans: den afhænger af spændingen og elementtypen, ligger i intervallet fra 70 til 3200 pF og påvirker enhedens ydeevne;
- ingen strømforbrug ved maksimal spænding - overophedning og fejl ved langvarig maksimal spænding.
Valg af varistor
For at kunne vælge den korrekte varistor til en bestemt enhed er det nødvendigt at kende strømforsyningens egenskaber: modstand og transient effekt. Den maksimalt tilladte strømværdi bestemmes bl.a. af eksponeringstiden og antallet af gentagelser, så hvis en varistor installeres med en lavere spidsstrømsværdi, vil den svigte ret hurtigt. For at beskytte enheden effektivt skal varistoren kort sagt vælges med en spænding, der har en lille margen over den nominelle spænding, for at beskytte enheden effektivt.
For at en sådan elektronisk komponent kan fungere problemfrit er det også vigtigt, at den absorberede varmeenergi afledes hurtigt og hurtigt kan vende tilbage til normal drift.
Variistor tilslutningsdiagram og tilslutningsvarianter
Via kredsløb varistorer er normalt angivet på .Som en almindelig modstand, men med bogstavet U ved siden af skråstregen. Denne skråstreg angiver i diagrammerne, at elementet har en modstand afhængighed af kredsløbsspændingen. Også i ledningsdiagram denne komponent er mærket med to bogstaver R og U med et ordinalt nummer tilføjet (RU1, RU2 ... osv.).
Der findes et stort antal tilslutningsmuligheder for varistorer, men fælles for alle metoder er, at denne komponent er forbundet parallelt med forsyningskredsløbet. Når der ikke forekommer farlige spændingsimpulser, er strømmen gennem varistoren derfor lille (på grund af dens høje modstand) og påvirker ikke systemets ydeevne på nogen måde. Hvis der opstår en overspænding, ændrer varistoren sin modstand til en lille værdi, belastningen forbigås, og den absorberede energi spredes til det omgivende rum.
Relaterede artikler:
