Hver elektronisk enhed, der er inkluderet i netværket, har brug for beskyttelse mod overskridelse af tærskelværdierne for strøm eller spænding. Forskellige sikringer og afbrydere bruges til strømbeskyttelse, men varistorer bruges oftest til at beskytte enheden mod overspænding. I denne artikel vil vi overveje princippet om drift af varistoren, dens egenskaber, fordele og ulemper ved denne elektroniske komponent.
Indhold
Hvad er en varistor og hvor bruges den
Varistor - Dette er en variabel modstand lavet af halvledermateriale, som er i stand til at ændre sin elektriske modstand afhængigt af spændingen på den.
Funktionsprincippet for en sådan elektronisk komponent adskiller sig fra en konventionel modstand og potentiometer. Standard modstand har en konstant værdi af modstand til enhver tid, uanset spændingen i kredsløbet, giver potentiometret dig mulighed for at ændre modstanden manuelt ved at dreje på kontrolknappen. Men varistoren har en ikke-lineær symmetrisk strøm-spændingskarakteristik, og dens modstand afhænger helt af spændingen i kredsløbet.
På grund af denne egenskab bruges varistorer i vid udstrækning og effektivt til at beskytte elektriske netværk, maskiner og udstyr samt elektroniske komponenter, tavler og mikrokredsløb, uanset typen af spænding. De har lave produktionsomkostninger, er pålidelige i brug og er i stand til at modstå høje belastninger.
Varistorer anvendes både i højspændingsinstallationer op til 20 kV og i lavspændingsinstallationer fra 3 til 200 V som spændingsbegrænser. Samtidig kan de arbejde både i netværk med vekselstrøm og med jævnstrøm. De bruges til at regulere og stabilisere strøm og spænding, såvel som i overspændingsbeskyttelsesanordninger. Anvendes i design af netværksfiltre, strømforsyninger, mobiltelefoner, SPD og andre SPE'er.
Typer og funktionsprincip
Ved drift under normale forhold har varistoren en enorm modstand, som kan falde, når spændingen overstiger en tærskelværdi. Det vil sige, at hvis spændingen i kredsløbet stiger betydeligt, så går varistoren fra en isolerende tilstand til en elektrisk ledende tilstand og stabiliserer på grund af lavineeffekten i halvlederen spændingen ved at føre en stor strøm igennem sig selv.
Varistorer kan arbejde med høj- og lavspænding og er derfor opdelt i to grupper af enheder, der har samme funktionsprincip:
- Højspænding: i stand til at fungere i kredsløb med strømværdier op til 20 kV (bruges i beskyttelsessystemer af netværk og udstyr, i overspændingsbeskyttelsesanordninger).
- Lavspænding: Nominel spænding for denne type komponenter varierer fra 3 til 200 V (bruges til at beskytte elektroniske enheder og udstyrskomponenter med en strøm på 0,1 - 1A og installeres ved strømkildens indgang eller udgang).
Varistor responstid kl strømstød er omkring 25 ns, hvilket er en fremragende værdi, men i nogle tilfælde utilstrækkelig. Derfor har producenter af elektroniske komponenter udviklet en teknologi til fremstilling af en smd-modstand, som har en responstid på 0,5 ns.
Varistorer af alle typer er lavet af siliciumcarbid eller zinkoxid ved at sintre dette materiale med et bindemiddel (harpiks, ler, glas) ved høj temperatur. Efter at have modtaget et halvlederelement, er det metalliseret på begge sider med loddemetalledninger til tilslutning.
Mærkning, hovedkarakteristika og parametre
Hver producent af varistorer mærker sit produkt på en bestemt måde, så der er et ret stort antal betegnelsesmuligheder og deres fortolkninger. Den mest almindelige russiske varistor er K275, og populære udenlandsk fremstillede komponenter er 7n471k, kl472m og andre.
Betegnelsen for CNR-10d751k varistoren kan dechifreres som følger: CNR – metaloxidvaristor; d - betyder, at komponenten er i form af en disk; 10 er diameteren af skiven; 751 – svarspænding for denne enhed (beregning sker ved at multiplicere de to første cifre med 10 til effekten svarende til det tredje ciffer, det vil sige 75 gange 10 til den første grad, vi får 750 V); k - tilladt afvigelse af mærkespændingen, som er 10% i enhver retning (l - 15%, M - 20%, P - 25%).
De vigtigste egenskaber ved varistorer er følgende parametre:
Klassifikationsspænding - spænding ved visse værdier af strøm, der løber gennem varistoren (typisk er denne værdi 1mA). Denne indstilling er betinget og påvirker ikke valg af enhed;
Maksimal tilladt spænding – spændingsområde (RMS eller RMS), hvor varistoren begynder at sænke sin modstand;
Maksimal absorptionsenergi - en karakteristik, der viser værdien af den energi, som varistoren spreder og ikke svigter, når den udsættes for en enkelt puls (målt i joule);
Maksimal overspændingsstrøm – normaliserer stigetiden og varigheden af den aktuelle puls (målt i ampere);
Kapacitet er en meget vigtig parameter, som måles med den lukkede tilstand og en given frekvens (falder til nul, hvis der tilføres en stor strøm til varistoren);
Tolerance - afvigelse fra den nominelle potentialeforskel i begge retninger (angivet i procent).
Responstid - det tidsinterval, i hvilket varistoren går fra lukket tilstand til åben (normalt et par snese nanosekunder).
Fordele og ulemper ved varistorer
En vigtig fordel ved en ikke-lineær modstand (varistor) er dens stabile og pålidelige drift ved høje frekvenser og tunge belastninger. Det bruges i mange enheder, der arbejder med spændinger fra 3 V til 20 kV, det er relativt enkelt og billigt at fremstille og effektivt i drift. Yderligere vigtige fordele er:
- høj responshastighed (nanosekunder);
- lang levetid;
- evnen til at overvåge spændingsfald (inertifri metode).
På trods af at denne elektroniske komponent har mange fordele, har den også ulemper, der påvirker dens brug i forskellige systemer. Disse omfatter:
- lavfrekvent støj under drift;
- ældning af komponenter (tab af parametre over tid);
- stor kapacitans: afhænger af spændingen og typen af element, er i området fra 70 til 3200 pF og påvirker enhedens ydeevne;
- ved maksimale spændingsværdier spredes effekten ikke - den overophedes betydeligt og fejler ved langsigtede maksimale spændingsværdier.
Varistor valg
For at vælge den rigtige varistor til en bestemt enhed skal du kende egenskaberne for dens strømkilde: modstand og kraft af transiente impulser. Den maksimalt tilladte strømværdi bestemmes blandt andet af varigheden af dens eksponering og antallet af gentagelser, derfor vil den hurtigt mislykkes, når du installerer en varistor med en undervurderet spidsstrømværdi.Kort sagt, for effektiv beskyttelse af enheden er det nødvendigt at vælge en varistor med en spænding, der har en lille margin til den nominelle.
For problemfri drift af en sådan elektronisk komponent er spredningshastigheden af den absorberede termiske energi og evnen til hurtigt at vende tilbage til normal drift meget vigtig.
Betegnelse på diagrammet og muligheder for tilslutning af varistoren
På den ordninger varistor normalt angivet, ligesom en almindelig modstand, men med et U tilføjet ved siden af skråstregen. Denne funktion angiver i diagrammerne, at dette element har en modstandsafhængighed af spændingen i kredsløbet. Også på ledningsdiagram dette element er markeret med to bogstaver R og U med tilføjelse af et serienummer (RU1, RU2 ... osv.).
Der er et stort antal muligheder for tilslutning af varistorer, men det fælles for alle metoder er, at denne komponent er forbundet parallelt med strømkredsløbet. Derfor, i mangel af farlige værdier af spændingsimpulser, har strømmen, der strømmer gennem varistoren, en lille værdi (på grund af store modstandsværdier) og påvirker ikke systemets ydeevne på nogen måde. Når der opstår en overspænding, ændrer varistoren modstand til små værdier, belastningen shuntes, og den absorberede energi spredes ud i det omgivende rum.
Lignende artikler:
