Varje elektronisk enhet som är ansluten till ett nätverk behöver skydd mot att ström- eller spänningsgränserna överskrids. Olika säkringar och brytare används för strömskydd, men varistorer används oftast för överspänningsskydd. I den här artikeln ska vi titta på varistorprincipen, dess egenskaper samt fördelar och nackdelar med denna elektroniska komponent.
Innehåll
Vad är en varistor och var den används
Varistor - En varistor är ett variabelt motstånd i fast tillstånd som har förmågan att ändra sitt elektriska motstånd beroende på den spänning som läggs på den.
Principen för hur denna elektroniska komponent fungerar skiljer sig från principen för ett vanligt motstånd eller en vanlig potentiometer. Standardmotstånd motstånd Potentiometern har ett konstant motstånd vid varje tidpunkt oavsett spänningen i kretsen; potentiometern gör det möjligt att ändra motståndet manuellt genom att vrida på vredet. En varistor har däremot en icke-linjär symmetrisk volt-ström-karakteristik och dess motstånd är helt beroende av kretsens spänning.
På grund av den här egenskapen används varistorer ofta och effektivt för att skydda elektriska nätverk, maskiner och utrustning samt elektroniska komponenter, styrelser och chips oavsett typ av spänning. De är billiga att tillverka och är robusta och tål höga belastningar.
Varistorer används både i högspänningstillämpningar upp till 20 kV och lågspänningstillämpningar från 3V till 200V som spänningsbegränsare. De kan användas i både växel- och likströmskretsar. De används för att reglera och stabilisera ström och spänning och i överspänningsskydd. De används vid konstruktion av nätfilter, strömförsörjning och mobiltelefoner, ÖVERSPÄNNINGSSKYDD och andra anordningar.
Typer och funktionssätt
Under normala driftsförhållanden har en varistor ett enormt motstånd som kan minska när spänningen stiger över ett tröskelvärde. Om spänningen stiger kraftigt ändrar varistorn sitt isolerande tillstånd till ett ledande tillstånd och stabiliserar spänningen genom att låta en hög ström passera genom den via lavinverkan i halvledaren.
Varistorer kan hantera höga och låga spänningar och delas därför in i två grupper av enheter som har samma funktionsprincip:
- Högspänning: kan fungera i kretsar med strömvärden på upp till 20 kV (används i skyddssystem för nätverk och utrustning, överspänningsskydd).
- Lågspänningskomponenter: nominella spänningar av denna typ varierar från 3V till 200V (används för att skydda elektroniska enheter och utrustningskomponenter med en strömstyrka på 0,1-1A och installerade vid strömförsörjningens ingång eller utgång).
Svarstid för varistorer i händelse av spänningsspänning. är cirka 25 ns, vilket är ett utmärkt värde men i vissa fall otillräckligt. Därför har tillverkare av elektroniska komponenter utvecklat teknik för att tillverka ett smd-motstånd som har en responstid på 0,5 ns eller bättre.
Alla typer av varistorer tillverkas av kiselkarbid eller zinkoxid genom sintring av detta material med ett bindemedel (harts, lera, glas) vid hög temperatur. När halvledarelementet är färdigställt metalliseras det på båda sidor och metallanslutningsterminalerna löds.
Märkning, huvudsakliga egenskaper och parametrar
Varje varistortillverkare märker sin produkt på ett visst sätt, därför finns det ett stort antal varianter av märkning och deras avkodning. De vanligaste varistorerna i Ryssland är K275, och populära utländska komponenter är 7n471k, kl472m och andra.
Du kan tyda CNR-10d751k varistorbeteckningen på följande sätt: CNR - metalloxidvaristor; d - innebär att komponenten har formen av en skiva; 10 - är skivans diameter; 751 -är enhetens svarsspänning (beräkningen görs genom att multiplicera de två första siffrorna med 10 gånger den tredje siffran, dvs. 75 gånger 10 gånger 750 V); k - den tillåtna avvikelsen från märkspänningen, som är 10 % i båda riktningarna (l - 15 %, M - 20 %, P - 25 %).
De viktigaste egenskaperna hos varistorer är följande:
Klassificeringsspänning - Spänning vid ett visst värde av den ström som flyter genom varistorn (Detta värde är vanligtvis 1 mA.). Denna parameter är relativ och påverkar inte valet av anordning;
högsta tillåtna spänning - spänningsområde (RMS eller rms.) där varistorn börjar minska sitt motstånd;
Maximal absorptionsenergi - en egenskap som anger hur mycket energi en varistor avdriver och inte går sönder efter att ha utsatts för en enda puls (mätt i joule.);
Maximal impulsström - normaliserar stigningstiden och varaktigheten för den aktuella pulsen (mätt i ampere);
Kapacitans - är en mycket viktig parameter som mäts i slutet tillstånd och vid en given frekvens (sjunker till noll om en hög ström tillförs varistorn.);
Tillåten avvikelse - avvikelsen från den nominella potentialskillnaden i båda riktningarna (anges i procent.).
utlösningstid - Tid efter vilken varistorn övergår från stängd till öppen (Vanligtvis några tiotals nanosekunder.).
Fördelar och nackdelar med varistorer
Viktiga fördelar med det icke-linjära motståndet (varistorn) är dess stabila och tillförlitliga prestanda vid höga frekvenser och höga belastningar. Den används i många tillämpningar med spänningar från 3V till 20kV, är relativt enkel och billig att tillverka och är effektiv i drift. Ytterligare viktiga fördelar är:
- Hög svarstid (nanosekunder);
- lång livslängd;
- Möjligheten att övervaka spänningsfluktuationer (tröghetsfri metod).
Även om denna elektroniska komponent har många fördelar har den också nackdelar som påverkar dess användning i olika system. Dessa inkluderar:
- lågfrekvent buller under drift;
- Komponentens åldrande (förlust av parametrar med tiden);
- hög kapacitans: den beror på spänningen och typen av element, ligger i intervallet 70 till 3200 pF och påverkar enhetens prestanda;
- ingen effektförlust vid maximal spänning - överhettning och fel vid långvarig maximal spänning.
Val av varistor
För att välja rätt varistor för en viss enhet måste man känna till egenskaperna hos dess strömförsörjning: motstånd och transient effekt. Det högsta tillåtna strömvärdet bestäms bland annat av exponeringstiden och antalet upprepningar, så om en varistor installeras med ett lägre toppströmvärde kommer den att gå sönder ganska snabbt. Kort sagt, för att skydda enheten effektivt bör varistorn väljas med en spänning som har en liten marginal över den nominella spänningen.
För att en sådan elektronisk komponent ska fungera problemfritt är det också viktigt att den absorberade värmeenergin avges snabbt och att den snabbt kan återgå till normal drift.
Variistoranslutningsschema och anslutningsvarianter
Via kretsar varistorer är vanligen anges på .Som ett vanligt motstånd, men med bokstaven U bredvid snedstrecket. Detta snedstreck anger i diagrammen att elementet har ett motstånd som är beroende av kretsens spänning. Också i kopplingsschema Denna komponent är märkt med två bokstäver R och U med ett ordningsnummer (RU1, RU2 ... osv.).
Det finns ett stort antal anslutningsalternativ för varistorer, men gemensamt för alla metoder är att komponenten är ansluten parallellt med matningskretsen. När det inte förekommer farliga spänningsimpulser är strömmen genom varistorn därför liten (på grund av dess höga motstånd) och påverkar inte systemets prestanda. Om en överspänning uppstår ändrar varistorn sitt motstånd till ett litet värde, belastningen förbigås och den absorberade energin avges till det omgivande utrymmet.
Relaterade artiklar:
