네트워크에 연결된 각 전자 장치는 전류 또는 전압의 임계값을 초과하지 않도록 보호해야 합니다. 전류 보호에는 다양한 퓨즈와 회로 차단기가 사용되지만 과전압 보호에는 바리스터가 가장 일반적으로 사용됩니다. 이 기사에서는 바리스터 작동 원리, 이 전자 부품의 특성, 장점 및 단점을 고려할 것입니다.
배리스터 란 무엇이며 어디에 사용합니까?
배리스터 - 바리스터(varistor)는 반도체 재료로 만든 가변 저항으로 인가되는 전압에 따라 전기 저항이 변할 수 있습니다.
이 전자 부품의 작동 원리는 일반 저항이나 전위차계의 작동 원리와 다릅니다. 표준 저항기 회로의 전압에 관계없이 언제든지 일정한 저항을 가지므로 전위차계는 제어 손잡이를 돌려 저항을 수동으로 변경할 수 있습니다. 반면에 바리스터는 비선형 대칭적인 전압-전류 특성을 가지며 저항은 회로 전압에 완전히 의존합니다.
이러한 특성 때문에 바리스터는 전압 유형에 관계없이 전기 네트워크, 기계 및 장비는 물론 무선 전자 부품, 보드 및 칩을 보호하는 데 광범위하고 효과적으로 사용됩니다. 그들은 제조 가격이 낮고 사용이 안정적이며 높은 하중을 견딜 수 있습니다.
배리스터는 최대 20kV의 고전압 애플리케이션과 3~200V의 저전압 애플리케이션 모두에서 전압 제한기로 사용됩니다. 동시에 AC 및 DC 네트워크에서 모두 작동할 수 있습니다. 과전압 보호 장치뿐만 아니라 전류 및 전압을 조절하고 안정화하는 데 사용됩니다. 그들은 전원 필터, 전원 공급 장치, 휴대 전화, 서지 보호기 및 기타 장치.
작동 유형 및 원리
정상적인 조건에서 바리스터는 큰 저항을 가지며 전압이 임계값을 초과하면 감소할 수 있습니다. 즉, 회로의 전압이 크게 상승하면 바리스터가 절연 상태에서 전기 전도성 상태로 전환되고 반도체의 애벌랜치 효과로 인해 자체적으로 많은 양의 전류를 통과시켜 전압을 안정화시킵니다.
배리스터는 고전압 및 저전압으로 작동할 수 있으므로 작동 원리가 동일한 두 그룹의 장치로 나뉩니다.
- 고전압: 전류 값이 최대 20kV인 회로에서 작동할 수 있습니다(네트워크 및 장비의 보호 시스템, 서지 전압 보호 장치에 사용됨).
- 저전압: 이 유형의 구성 요소에 대한 정격 전압 범위는 3~200V입니다(전류 0.1~1A로 전자 장치 및 장비 구성 요소를 보호하는 데 사용되며 전원 공급 장치의 입력 또는 출력에 설치됨).
다음의 경우 바리스터의 작동 시간 전압 점프 는 약 25ns로 우수한 값이지만 경우에 따라 불충분합니다.이에 전자부품 제조사들은 0.5ns 이상의 응답시간을 갖는 smd 저항을 제조하는 기술을 개발해왔다.
모든 종류의 배리스터는 탄화규소 또는 산화아연을 고온에서 바인더(수지, 점토, 유리)로 소결하여 만듭니다. 반도체 소자를 얻은 후 연결용 금속 리드를 납땜하여 양면에 금속화합니다.
마킹, 기본 특성 및 매개변수
배리스터의 각 제조업체는 특정 방식으로 제품을 표시하므로 지정 및 해독의 변형이 상당히 많습니다. 가장 일반적인 러시아 배리스터는 K275이며 인기있는 외국 구성 요소는 7n471k, kl472m 및 기타입니다.
배리스터 CNR-10d751k의 명칭을 다음과 같이 해독합니다. CNR - 금속 산화물 배리스터; 디 - 구성 요소가 디스크 모양임을 의미합니다. 10 - 디스크의 직경입니다. 751 -이 장치의 응답 전압입니다(계산은 처음 두 자리에 10을 세 번째 자리의 거듭제곱으로 곱하여 수행됩니다. 즉, 75 곱하기 10의 750V 거듭제곱) 케이 - 정격 전압의 허용 편차는 양방향으로 10%입니다(l - 15%, M - 20%, P - 25%).
바리스터의 주요 특성은 다음과 같습니다.
분류 전압 - 배리스터를 통해 흐르는 전류의 특정 값에서의 전압 (이 값은 일반적으로 1mA입니다.). 이 매개변수는 상대적이며 장치 선택에 영향을 미치지 않습니다.
최대 허용 전압 - 전압 범위(실효값 또는 실효값) 배리스터가 저항을 감소시키기 시작하는 시점;
최대 흡수 에너지 - 바리스터가 단일 펄스에 영향을 받을 때 소산되고 고장나지 않는 에너지의 양을 나타내는 특성(줄 단위로 측정);
최대 임펄스 전류 - 현재 펄스의 상승 시간과 지속 시간을 정규화합니다(암페어로 측정);
정전 용량 - 닫힌 상태와 주어진 주파수에서 측정되는 매우 중요한 매개변수(바리스터에 높은 전류가 인가되면 0으로 떨어짐);
허용 편차 - 양방향의 공칭 전위차로부터의 편차(백분율로 주어진다).
트리핑 시간 - 바리스터가 닫힌 상태에서 열린 상태로 변하는 시간 간격(일반적으로 수십 나노초).
배리스터의 장점과 단점
비선형 저항기(배리스터)의 중요한 이점은 고주파수 및 고부하에서 안정적이고 신뢰할 수 있는 성능입니다. 3V ~ 20kV의 전압으로 작동하는 많은 장치에 사용되며 상대적으로 간단하고 생산 비용이 저렴하며 작동이 효과적입니다. 추가적인 중요한 이점은 다음과 같습니다.
- 높은 응답 속도(나노초);
- 긴 서비스 수명;
- 전압 강하를 추적하는 기능(관성 없는 방법).
이 전자 부품은 몇 가지 장점이 있음에도 불구하고 다양한 시스템에서의 응용에 영향을 미치는 단점도 있습니다. 여기에는 다음이 포함될 수 있습니다.
- 작동 중 저주파 소음;
- 구성 요소의 노화(시간 경과에 따른 매개변수 손실);
- 높은 커패시턴스: 전압 및 요소 유형에 따라 다르며 70~3200pF 범위에 있으며 장치 성능에 영향을 미칩니다.
- 최대 전압에서 전력 손실 없음 - 장기간 최대 전압에서 상당히 과열되고 실패합니다.
배리스터 선택
특정 장치에 대한 올바른 배리스터를 선택하려면 전원 공급 장치의 특성인 저항 및 과도 펄스 전력을 알아야 합니다. 최대 허용 전류 값은 무엇보다도 노출 시간과 반복 횟수에 의해 결정되므로 바리스터가 더 낮은 피크 전류 값으로 설치되면 오히려 빨리 고장납니다.간단히 말해서 장치를 효과적으로 보호하려면 공칭에 대한 마진이 작은 전압의 배리스터를 선택해야 합니다.
또한 이러한 전자 부품의 문제 없는 작동에 매우 중요한 것은 흡수된 열 에너지의 소산 속도와 정상 작동 상태로 신속하게 복귀하는 능력입니다.
배리스터 회로도 기호 및 연결 변형
~에 회로 바리스터는 일반적으로 일반적으로 지정됩니다.일반 저항이지만 슬래시 옆에 문자 U가 추가되었습니다. 이 슬래시는 다이어그램에서이 요소가 회로 전압에 대한 저항 의존성을 나타냅니다. 또한 배선도 이 구성 요소는 서수(RU1, RU2 ... 등)와 함께 두 개의 문자 R 및 U로 표시됩니다.
바리스터 연결에는 여러 변형이 있지만 모든 방법에 공통적으로 이 구성 요소가 전원 공급 장치 회로에 병렬로 연결되어 있습니다. 따라서 위험한 전압 펄스가 없는 경우 배리스터를 통해 흐르는 전류는 작고(큰 저항 값으로 인해) 시스템 성능에 영향을 미치지 않습니다. 과전압이 발생하면 바리스터가 저항을 작은 값으로 변경하고 부하를 우회하여 흡수된 에너지를 주변 공간으로 분산시킵니다.
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