Setiap perangkat elektronik yang dicolokkan ke jaringan membutuhkan perlindungan dari melebihi nilai ambang batas arus atau tegangan. Berbagai sekering dan pemutus sirkuit digunakan untuk perlindungan arus, tetapi varistor paling sering digunakan untuk perlindungan tegangan lebih. Pada artikel ini kami akan mempertimbangkan prinsip operasi varistor, karakteristiknya, kelebihan dan kekurangan komponen elektronik ini.
Isi
Apa itu varistor dan di mana menggunakannya
Varistor - Varistor adalah resistor variabel yang terbuat dari bahan semikonduktor, yang dapat mengubah hambatan listriknya tergantung pada tegangan yang diberikan padanya.
Prinsip pengoperasian komponen elektronik ini berbeda dengan resistor atau potensiometer biasa. Standar penghambat memiliki resistansi konstan setiap saat terlepas dari tegangan di sirkuit, potensiometer memungkinkan untuk mengubah resistansi secara manual dengan memutar kenop kontrol. Sebuah varistor, di sisi lain, memiliki karakteristik volt-arus simetris non-linear dan resistansi sepenuhnya tergantung pada tegangan rangkaian.
Karena sifat ini, varistor digunakan secara luas dan efektif untuk melindungi jaringan listrik, mesin dan peralatan, serta komponen elektronik radio, papan dan chip, terlepas dari jenis tegangannya. Mereka memiliki harga produksi yang rendah, dapat diandalkan dalam penggunaan dan mampu menahan beban tinggi.
Varistor digunakan dalam aplikasi tegangan tinggi hingga 20 kV dan aplikasi tegangan rendah dari 3 hingga 200 V sebagai pembatas tegangan. Pada saat yang sama, mereka dapat beroperasi baik di jaringan AC dan DC. Mereka digunakan untuk mengatur dan menstabilkan arus dan tegangan, serta dalam perangkat perlindungan tegangan lebih. Mereka digunakan dalam konstruksi filter listrik, catu daya, telepon seluler, PELINDUNG GELOMBANG dan perangkat lainnya.
Jenis dan prinsip operasi
Dalam kondisi normal, varistor memiliki resistansi yang sangat besar, yang dapat menurun ketika tegangan melebihi nilai ambang batas. Artinya, jika tegangan dalam rangkaian naik secara signifikan, transisi varistor dari keadaan isolasi ke keadaan konduktif elektrik dan, karena efek longsoran pada semikonduktor, menstabilkan tegangan dengan melewatkan sejumlah besar arus melalui dirinya sendiri.
Varistor dapat beroperasi dengan tegangan tinggi dan rendah dan, karenanya, dibagi menjadi dua kelompok perangkat, yang memiliki prinsip operasi yang sama:
- Tegangan tinggi: mampu beroperasi di sirkuit dengan nilai arus hingga 20 kV (digunakan dalam sistem proteksi jaringan dan peralatan, dalam perangkat proteksi tegangan surja).
- Tegangan rendah: tegangan pengenal untuk jenis komponen ini berkisar antara 3 hingga 200 V (digunakan untuk melindungi perangkat elektronik dan komponen peralatan dengan arus 0,1 hingga 1A dan dipasang pada input atau output catu daya).
Waktu pengoperasian varistor jika terjadi lonjakan tegangan adalah sekitar 25 ns, yang merupakan nilai yang sangat baik, tetapi dalam beberapa kasus tidak mencukupi.Oleh karena itu produsen komponen elektronik telah mengembangkan teknologi untuk memproduksi resistor smd yang memiliki waktu respon 0,5 ns atau lebih baik.
Semua jenis varistor terbuat dari silikon karbida atau seng oksida dengan sintering bahan ini dengan pengikat (resin, tanah liat, kaca) pada suhu tinggi. Setelah elemen semikonduktor diperoleh, logam di kedua sisinya dengan menyolder ujung logam untuk sambungan.
Menandai, karakteristik dan parameter dasar
Setiap produsen varistor menandai produknya dengan cara tertentu, sehingga ada cukup banyak varian sebutan dan penguraiannya. Varistor Rusia yang paling umum adalah K275, dan komponen asing yang populer adalah 7n471k, kl472m, dan lainnya.
Menguraikan penunjukan varistor CNR-10d751k sebagai berikut: CNR - varistor oksida logam; d - berarti komponen tersebut berbentuk disk; 10 - adalah diameter disk; 751 -adalah tegangan respons untuk perangkat ini (perhitungan dilakukan dengan mengalikan dua digit pertama dengan 10 pangkat dari digit ketiga, yaitu 75 kali 10 pangkat 750 V); k - penyimpangan yang diizinkan dari tegangan pengenal, yaitu 10% di kedua arah (l - 15%, M - 20%, P - 25%).
Karakteristik utama varistor adalah sebagai berikut:
Klasifikasi tegangan - Tegangan pada nilai tertentu dari arus yang mengalir melalui varistor (nilai ini biasanya 1 mA). Parameter ini relatif dan tidak mempengaruhi pilihan perangkat;
Tegangan maksimum yang diizinkan - rentang tegangan (RMS atau nilai rms) di mana varistor mulai mengurangi resistansinya;
Energi penyerapan maksimum - karakteristik yang menunjukkan jumlah energi yang hilang dari varistor dan tidak gagal ketika dikenai satu pulsa (diukur dalam joule);
Arus Impuls Maksimum - menormalkan waktu naik dan durasi pulsa saat ini (diukur dalam Ampere);
kapasitansi - adalah parameter yang sangat penting yang diukur dalam keadaan tertutup dan pada frekuensi tertentu (jatuh ke nol jika arus tinggi diterapkan ke varistor);
Penyimpangan yang diizinkan - deviasi dari beda potensial nominal di kedua arah (diberikan sebagai persentase).
Waktu tersandung - Interval waktu di mana varistor berubah dari keadaan tertutup ke keadaan terbuka (Biasanya beberapa puluh nanodetik).
Keuntungan dan kerugian dari varistor
Keuntungan penting dari resistor non-linier (varistor) adalah kinerjanya yang stabil dan andal pada frekuensi tinggi dan beban tinggi. Ini digunakan di banyak perangkat yang beroperasi dengan tegangan dari 3 V hingga 20 kV, relatif sederhana dan murah dalam produksi dan efektif dalam operasi. Keuntungan penting tambahan adalah:
- Kecepatan respons tinggi (nanodetik);
- umur panjang;
- kemampuan untuk melacak penurunan tegangan (metode bebas inersia).
Terlepas dari kenyataan bahwa komponen elektronik ini memiliki beberapa kelebihan, ia juga memiliki kelemahan yang mempengaruhi penerapannya di berbagai sistem. Mereka dapat mencakup:
- kebisingan frekuensi rendah selama operasi;
- penuaan komponen (kehilangan parameter dari waktu ke waktu);
- kapasitansi tinggi: tergantung pada tegangan dan jenis elemen, berada dalam kisaran 70 hingga 3200 pF dan memengaruhi kinerja perangkat;
- tidak ada disipasi daya pada tegangan maksimum - terlalu panas secara signifikan dan gagal pada tegangan maksimum yang berkepanjangan.
Pemilihan varistor
Untuk memilih varistor yang tepat untuk perangkat tertentu, perlu diketahui karakteristik catu dayanya: resistansi dan daya pulsa transien. Nilai arus maksimum yang diizinkan ditentukan, antara lain, oleh durasi pemaparannya dan jumlah pengulangan, jadi jika varistor dipasang dengan nilai arus puncak yang lebih rendah, ia akan gagal lebih cepat.Singkatnya, untuk melindungi perangkat secara efektif, perlu untuk memilih varistor dengan tegangan yang memiliki margin kecil ke nominal.
Juga sangat penting untuk operasi bebas masalah dari komponen elektronik semacam itu adalah tingkat disipasi energi panas yang diserap dan kemampuan untuk dengan cepat kembali ke keadaan operasi normal.
Simbol skema variistor dan varian koneksi
Pada sirkuit varistor biasanya biasanya ditunjuk.Sebagai resistor biasa, tetapi dengan huruf U ditambahkan di sebelah garis miring. Garis miring ini menunjukkan dalam diagram bahwa elemen ini memiliki ketergantungan resistansi pada tegangan rangkaian. Juga pada diagram pengkabelan komponen ini ditandai dengan dua huruf R dan U dengan nomor urut (RU1, RU2...dst).
Ada banyak varian koneksi varistor, tetapi yang umum untuk semua metode adalah komponen ini terhubung secara paralel ke rangkaian catu daya. Oleh karena itu, dengan tidak adanya pulsa tegangan berbahaya, arus yang mengalir melalui varistor kecil (karena nilai resistansi yang besar) dan tidak mempengaruhi kinerja sistem. Ketika tegangan lebih terjadi, varistor mengubah resistansi ke nilai kecil, beban dilewati, dan energi yang diserap dibuang ke ruang sekitarnya.
Artikel terkait:
