Сопротивление варистора: Как проверить варистор мультиметром не выпаивая

Содержание

Сопротивление - варистор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Сопротивление - варистор

Cтраница 3

Сопротивление варистора, включенного параллельно обмотке реле при номинальном напряжении источника питания, обычно достаточно велико, но после размыкания цепи сопротивление варистора автоматически уменьшается по мере нарастания напряжения на его зажимах, ограничивая величину перенапряжения на контактах. Поэтому варистор потребляет в статическом режиме очень малую мощность и значительно меньше замедляет время работы реле, чем линейное искрогасящее сопротивление.  [31]

В схеме рис. 3 - 41, а на варистор Rr, через конденсатор Се с обмотки ТВС подаются импульсы обратного хода положительной полярности. Сопротивление варистора СН1 - 1 - 1300 уменьшается при большом приложенном напряжении, поэтому конденсатор С6 заряжается вершинами импульсов обратного хода.  [32]

Ва-ристоры - это полупроводниковые приборы с симметричными нелинейными вольт-амперными характеристиками, применяющиеся в качестве малоинерционных нелинейных сопротивлений.

Сопротивление варистора в диапазоне низких частот чисто активное и изменяется под действием приложенного к нему напряжения. С увеличением напряжения оно уменьшается. Варисторы применяются для стабилизации напряжения, защиты от перенапряжений, в стабилизаторах тока, функциональных преобразователях и других устройствах автоматики и радиоэлектроники.  [33]

При использовании варистора в цепи компенсации ( рис. 49) эффективность ключевой системы АРУ значительно увеличивается. Сопротивление варистора R &, включенного между источником напряжения ив и анодной цепью ключевой лампы, велико для того небольшого напряжения, которое действует во время переходного процесса включения строчной развертки. Поэтому компенсации запирающего напряжения не происходит и канал УПЧ звука находится в запертом состоянии. Когда напряжение it / B достигает своего номинального значения, сопротивление варистора резко уменьшается и канал УПЧ звука отпирается практически одновременно с появлением изображения. Варистор Rs включен для стабилизации напряжения в точке А. Такая стабилизация исключает влияние случайных колебаний напряжения UB на усиление каскада УПЧ.  [35]

Включение параллельно обмотке варистора, сопротивление которого автоматически уменьшается по мере нарастания напряжения а его зажимах ( рис. 5.296), влияет на / отп в меньшей степени, чем линейное сопротивление. В статическом режиме сопротивление варистора велико, и поэтому дополнительный расход энергии незначителен.  [36]

Таким образом, отрицательная полуволна напряжения, показанная на рис. 3 - 17 6, не приведет к появлению большого тока через варистор, а положительные импульсы зарядят конденсатор С. В промежутке между импульсами сопротивление варистора очень велико и конденсатор Ci будет ( через резистор Rz) заряжать конденсатор Cz. Одновременно цепь ЛгС2 выполняет роль сглаживающего фильтра, благодаря чему напряжение на выходе схемы постоянно и пропорционально амплитуде входных импульсов.  [37]

Схема включения варистора приведена на рис. 5.11, а. С увеличением приложенного напряжения сопротивление варистора уменьшается, а ток, протекающий в цепи, нарастает. Основной особенностью варистора является нелинейность его вольтамперной характеристики ( рис. 5.11, б), которая объясняется явлениями, происходящими на контактах и на поверхности кристаллов карбида кремния.  [39]

Схема, показанная на рис. 10 - 28, а, не позволяет отключить цепь от питающего напряжения при разомкнутых контактах. При возрастании напряжения на обмотке сопротивление варистора уменьшается и он ограничивает дальнейшее увеличение напряжения на контактах.  [41]

Стабилизация размера строк производится с помощью вари-стора R3, включенного последовательно с конденсатором Ст. При увеличении тока и напряжения импульсов

сопротивление варистора уменьшается и увеличивается заряд конденсатора С7, отрицательное смещение на сетке Л2 возрастает, анодный ток лампы и ток в катушках уменьшаются.  [42]

Величина отрицательного напряжения на первой сетке оказывается связанной с размахом импульсов обратного хода. Резистор 3R16 позволяет в известных пределах регулировать сопротивление варистора в проводящем направлении и используется для подбора величины напряжения на втором аноде кинескопа.  [43]

Это свойство варисторов связано а уменьшением контактного сопротивления между зернами карбида кремния под действием электрического поля. Таким образом, по мере повышения напряжения сопротивление варистора уменьшается.  [45]

Страницы:      1    2    3    4    5

Особенности расчета и проектирования универсальных импульсных генераторов для испытания варисторов

При серийном производстве варисторов, на основе которых изготавливаются «ограничители перенапряжений нелинейные» (ОПН), обязательным условием контроля качества изделий являются их импульсные испытания в соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии (МЭК) 99-4 [1]. Основные испытания, характеризующие варистор, — это испытания «грозовым» (8/20 мкс) импульсом; прямоугольным импульсом большой длительности (2 мс) или эквивалентными импульсами полусинусоидальной формы.

Величины остающихся напряжений варисторов при большой номенклатуре изделий могут изменяться от сотен вольт до нескольких киловольт, а величины токов — от сотен ампер до десятков тысяч ампер. Поэтому возникает потребность в универсальных генераторах импульсов, способных обеспечить испытания варисторов во всем диапазоне требуемых величин токов и остающихся напряжений, с учетом того, что нагрузка таких генераторов нелинейная.

Варисторы — это быстродействующие устройства, время переключения которых составляет доли микросекунд. В связи с этим можно рассматривать варисторы как резистивную безынерционную нелинейную нагрузку.

Схема замещения варистора в режиме больших импульсных токов может быть представлена в виде источника противо-ЭДС U0, последовательно с которым включен резистор Rдиф, где U0 — остающееся напряжение варистора, а Rдиф — его дифференциальное сопротивление, определяющее угол наклона вольт-амперной характеристики (ВАХ) относительно оси абсцисс [2].

Величина Rдиф обычно составляет несколько миллиом и в большинстве случаев может не учитываться при анализе электромагнитных процессов в генераторах импульсов.

Для формирования в варисторах импульсов тока большой длительности прямоугольной формы широкое применение нашли генераторы на основе высоковольтных однородных искусственных линий (ОИЛ). В качестве коммутаторов в этих генераторах используются управляемые воздушные или вакуумные разрядники, игнитронные разрядники или тиристоры. При проектировании ОИЛ возникает проблема обеспечения согласованных режимов их работы.

В самом общем виде согласованный режим работы любого формирующего двухполюсника, в том числе и ОИЛ, определяется как Wл=Wн, где Wл — энергия, запасенная в линии, а Wн — энергия, выделенная в нагрузке за время длительности импульса τ. Тогда условие согласования ОИЛ с линейными и нелинейными безынерционными резистивными нагрузками произвольного вида выглядит как

где Uн — напряжение на нагрузке.

Для длинной линии с распределенными параметрами (ДЛРП), эквивалентной ОИЛ, величина запасенной энергии равна

Величина энергии, выделенной в нагрузке, равна

В этом случае ток нагрузки определяется разностью напряжений заряда линии и напряжения на нагрузке:

Суммарная емкость ДЛРП [3]

Энергия импульса тока любой формы, выделенная в нагрузке в виде противо-ЭДС, равна

где Iср — среднее значение тока нагрузки за время длительности импульса τ.

Для прямоугольного импульса

Iср = Im условие согласования принимает вид

отсюда

Решением уравнения (3) является равенство Uзар = 2Uн, что и определяет согласованный режим работы как ДЛРП, так и ОИЛ при любых линейных и нелинейных резистивных нагрузках.

Если испытания проводятся импульсами полусинусоидальной формы, то условие согласования имеет тот же вид, но при этом в качестве накопителя и формирователя используется последовательный LC-колебательный контур.

Для нагрузок в виде противо-ЭДС регулирование в широком диапазоне тока нагрузки при сохранении согласованного режима работы возможно только путем изменения величины волнового сопротивления формирующего двухполюсника, что трудно выполнимо на практике. В связи с этим параметры формирующих двухполюсников, работающих в составе импульсных испытательных стендов, однозначно могут быть определены только для варисторов одного типа. В этом случае параметры задаются либо требуемой величиной амплитуды тока импульса Im, либо величиной энергии

Wн, которая должна быть выделена в варисторе, исходя из прогнозируемой величины остающегося напряжения на варисторе U0.

Поскольку для прямоугольного импульса

то все расчеты сводятся к определению величины Im.

Тогда Uзар ≈ 2U0, а волновое сопротивление ОИЛ

Суммарная емкость ОИЛ равна Cл = τ/2,2ρ, а суммарная индуктивность — Lл = ρ2Cл. Для получения прямоугольных импульсов тока с достаточно малыми длительностями фронта и среза применяются ОИЛ с числом ячеек n, равным 10–12. При этом величины элементов ячеек равны Lя = Lл/n и Cя = Cл/n.

При отсутствии согласования ОИЛ находится либо в колебательном, либо в апериодическом режиме работы. При этом на отрезке времени t > τ к варистору и коммутатору будет приложено прямое или обратное остаточное напряжение U

ост.

При разряде ДЛРП на нагрузку можно рассматривать процесс разряда линии, заряженной до напряжения Uзар = kU0, как эквивалентный процесс заряда линии от источника ЭДС.

Напряжение заряда в момент времени t = τ равно:

Поскольку начальный заряд линии был равен kU0, то остаточное напряжение равно:

При значениях k = 2 режим разряда линии будет согласованным, Uост = 0, и вся энергия, запасенная в линии, выделится в нагрузке за время t = τ.

При значениях k > 2 режим будет колебательным, а к нагрузке и коммутатору по окончании основного импульса (t ≥ τ) будет приложено обратное напряжение Uобр = U0(2 – k).

При значениях k < 2 режим будет апериодическим, а к нагрузке и коммутатору с момента времени t ≥ τ будет приложено прямое напряжение Uпр = U0(2 – k).

Силовые коммутаторы, применяемые в подобных установках, например воздушные разрядники, обычно не обладают вентильной проводимостью, а вентильные приборы (игнитронные разрядники) при коммутации больших токов плохо держат обратное напряжение. Использование тиристоров в импульсных высоковольтных установках не всегда целесообразно из-за сложности конструкции высоковольтного тиристорного ключа. Более предпочтительным представляется использование в качестве быстродействующего ключа непосредственно самого варистора, который обеспечивает практически полное отсутствие тока в нагрузке при

t ≥ τ, если остаточное напряжение на формирующем двухполюснике меньше классификационного напряжения этого варистора.

Будем считать, что с момента времени t ≥ τ коммутатор остается в проводящем состоянии и к варистору приложено остаточное напряжение линии. Для того чтобы энергия, выделяемая в варисторе с этого момента времени, была несущественна и не влияла на результаты процесса испытания, воспользуемся запирающими свойствами самого варистора, ограничив величину остаточного напряжения линии на уровне классификационного напряжения варистора, то есть

Поскольку варистор обладает высоким быстродействием, классические проблемы обеспечения условий деионизации коммутаторов при этом не возникают, а токи варисторов при выполнении условия (4) не влияют на процесс испытаний.

Поэтому появляются возможность расширить допустимый диапазон регулировки напряжения заряда линии. Поскольку

Остающееся напряжение варистора связано с классификационным напряжением как

где β — коммутационный коэффициент, величина которого является практически постоянной для одной партии варисторов. Тогда из (5) получим

Для согласованного режима k = 2. Приняв среднее значение β = 1,5 с учетом зависимости (6) и условия, что Uзар = kU0 = kβUкл, получим

или

то есть для колебательного режима kmax = 2,66, а для апериодического режима kmin = 1,33.

Подобный подход существенно расширяет возможность регулирования амплитуды тока нагрузки при неизменном волновом сопротивлении линии. При невыполнении условия (7) необходимо изменить волновое сопротивление линии, заложив возможность дискретного изменения ρ в установке еще на стадии ее проектирования.

При испытаниях варисторов необходимо стабилизировать либо ток варистора Im, либо величину поглощаемой варистором энергии Wн. В одной партии варисторов допускаются отклонения классификационного и остающегося напряжения от номинального значения на ±10%. В силу этого для стабилизации тока варисторов Im необходимо каждый раз прогнозировать и устанавливать уровень напряжения заряда Uзар для отдельно взятого образца по значению его классификационного напряжения. Это затрудняет автоматизацию процесса испытаний и осложняет работу оператора, а величина энергии, поглощаемой варисторами, не стабильна. Значительно проще стабилизировать не ток разряда, а уровень напряжения заряда ОИЛ с помощью простейших средств автоматизации. При этом в случае увеличенного значения величины остающегося напряжения отдельно взятого варистора его ток будет пропорционально меньше и наоборот. Поэтому следует ожидать существенного уменьшения влияния разброса величин остающихся напряжений на величину поглощаемой варисторами энергии.

Предлагается использовать следующий подход для определения требуемой величины напряжения заряда ОИЛ при испытании отдельной партии варисторов, классификационные напряжения которых предварительно измеряются в обязательном порядке.

Примем величину зарядного напряжения

где Uсркл и Uср0 — среднеарифметические значения классификационных и остающихся напряжений варисторов отдельной партии.

Оценим влияние разброса величин остающихся напряжений варисторов на разброс величин поглощаемой ими энергии.

Энергия, поглощенная отдельным варистором, равна

Поскольку τ и ρ — константы, то величина энергии, выделенной в нагрузке за один импульс, зависит как от коэффициента согласования, так и от разброса параметров варисторов, то есть Wн = ƒ (k, ΔUср0).

В таблице приведены значения относительных величин энергии W*н = WΔUн/Wсрн для различных величин коэффициента согласования k при неизменной величине уровня зарядного напряжения Uзар, где WΔUн — энергия, поглощенная варистором с величиной отклонения остающегося напряжения ΔU, Wсрн — энергия, поглощенная варистором с нулевой величиной отклонения остающегося напряжения.

Таблица

Из таблицы видно, что в согласованном режиме работы (k = 2) влияние разброса параметров варисторов минимально, в колебательном режиме (2 ≤ k ≤ 2,66) разброс параметров несущественно влияет на энергетику процесса, а в апериодическом режиме (1,33 ≤ k ≤ 2) это влияние возрастает.

Отсюда следует, что более предпочтительны согласованный или колебательный режимы разряда. При этом появляется возможность автоматизировать процесс испытаний путем стабилизации напряжения заряда, поскольку отклонения величины поглощаемой варисторами энергии от заданной величины будут несущественны.

Приемлемое конструктивное решение, позволяющее дискретно регулировать волновое сопротивление линии, — это изготовление формирующего реактивного двухполюсника в виде нескольких ОИЛ, формирующих импульсы равных длительностей и имеющих либо равные волновые сопротивления, либо волновые сопротивления ρk, величины которых меняются по закону

При использовании различных вариантов последовательного и параллельного включения таких ОИЛ можно в широких пределах менять суммарное волновое сопротивление формирующего двухполюсника.

На рис. 2 приведены результаты численного моделирования в Micro-Cap 7, демонстрирующие работу универсального испытательного стенда «Магнус». Стенд состоит из трех 12-звенных ОИЛ и обеспечивает возможность их параллельного или последовательного включения при неизменной величине тока нагрузки и различных суммарных волновых сопротивлениях линии.

На рис. 3–5 приведены результаты экспериментов при неизменной величине тока нагрузки и различных волновых сопротивлениях линии (сплошной линией показано остающееся напряжение варистора, а пунктирной — ток).

Экспериментально получено подтверждение как аналитических, так и численных расчетов, сделанных в данной работе. Особо следует отметить тот факт, что несогласованные режимы работы могут приводить к тепловому пробою испытываемых варисторов на отрезках времени, существенно превышающих длительность самого импульса. Это может быть объяснено наличием остающихся в формирующей линии напряжений, что существенно искажает результаты испытаний и поэтому требует особого внимания.

Литература
  1. Международная электротехническая комиссия. (МЭК 99-4) Международный стандарт. Ограничители перенапряжений. Часть 4. Металлооксидные ограничители перенапряжений без искровых промежутков для электрических сетей переменного тока. СПб., 1992.
  2. Библиотека электронных компонентов. Выпуск 12: Варисторы и разрядники фирмы Siemens & Matsushita. М.: ДОДЭКА, 2000.
  3. Ицхоки Я. С. Импульсные устройства. М.: Советское радио, 1959.
  4. Свидетельство на полезную модель № 25095. Высоковольтный стенд для испытания ограничителей перенапряжений / Саенко И. В., Опре В. М., Коротаев Н. В. // Бюллетень. 2002. № 25.

Варистор Ch2-1-1 1W 1300 V - Варисторы - Радиодетали - Каталог

Варистор Ch2-1-1 1W 1300 V (+\- 10%)

СН1-1 1300В
Варисторы СН1-1 стержневые негерметизированные неизолированные.
Предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов.
Асимметрия токов ±10 %

Основные технические характеристики варисторов СН1-1:
- Классификационное напряжение: 560; 680; 820; 1000; 1200; 1300; 1500 В
- Допуск по напряжению: ±10; ±20 %
- Классификационный ток: 10 мА
- Диапазон температур: -40. .. +70 °С

Варисторы серии СН1 и СН2 – защитное устройство, представляющее собой полупроводниковый резистор и обладающее способностью мгновенного изменения собственного сопротивления под воздействием подаваемого напряжения. Нелинейные (коэффициент нелинейности от 3,5 до 4,5) и симметричные вольтамперные характеристики предоставляют возможность эксплуатации варисторов в цепях постоянного, переменного и импульсного тока.

Принцип работы варистора заключается в его способности в считанные наносекунды понижать собственное сопротивление до отметки в несколько Ом при воздействии напряжения, превышающего номинальное значение – максимально допустимого переменного импульсного напряжения (до 2кВ). Отсюда и название – varistor (variable resistor). В обычном состоянии сопротивление варистора достигает нескольких сотен МОм, а поскольку подключают варисторы параллельно цепи, то ток через него не проходит и он выступает в роли диэлектрика. Импульсный скачок приводит варистор в действие, понижая его сопротивление – происходит короткое замыкание, перегорает плавкий предохранитель, который должен устанавливаться в обязательном порядке перед варистором, и цепь размыкается. В момент срабатывания происходит шунтирование излишней нагрузки, поглощаемая энергия (до 508 Дж при импульсе тока 2,5 мс) рассеивается в виде теплового излучения.

Габаритные размеры варистора при этом играют значительную роль – общая площадь поверхности варистора имеет пропорциональное влияние на возможность гашения импульса напряжения без разрушения самого устройства.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

Варисторы - Littelfuse | МикроЭМ

Варистор представляет собой полупроводниковый резистор с нелинейной вольт-амперной характеристикой. ВАх варистора схожа с ВАх стабилитрона и поэтому имеется возможность замены одного компонента на другой. Основными материалами для изготовления варисторов являются оксид цинка (ZnO) и карбид кремния (SiC). Основное применение варисторов - ограничение перенапряжений для защиты электронной техники.

 

 

 

 

Схема работы:

При напряжении ниже порога срабатывания ток практически не протекает через варистор из-за большого значения сопротивления. При увеличении напряжения выше порогового уровня сопротивление варистора резко падает и он шунтирует защищаемую цепь, рассеивая избыточную энергию в своем объеме.

 

 

где

а) направление тока при U<Uсраб

б) направление тока при U>Uсраб

 

Основные применения:

Ограничение напряжения в первичных и вторичных цепях питания, защита I/O портов,  сглаживание низкочастотных шумов и т.д.

области применения:

  • Бытовая техника
  • УЗИП
  • ОПН
  • Энергетика
  • Телекоммуникационное оборудование
  • Автоэлектроника
  • Промышленная электроника и электротехника

 

Преимущества:

  • Низкая стоимость
  • Высокое энергопоглощение
  • Широкий диапазон рабочих напряжений
  • Высокая стойкость к току перегрузки

 

В линейке компании Littelfuse имеется большой выбор варисторов на напряжения от 4В до 3,5 кВ в разных вариантах исполнения:

Поверхностного монтажа

Навесного монтажа (радиальные)

Индустриальные

Продукты:

Поверхностный монтаж

 

 

Навесной монтаж

Индустриальные

 

Получить техническую консультацию, заказать образцы.

Также рекомендуем следующие устройства защиты от перенапряжений:

Газоразрядники

 TVS диоды

Изучение влияния напряжения на электрическое сопротивление

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

__________________________________________________________________

Инженерная школа энергетики

Направление подготовки

13. 03.02 Электроэнергетика и электротехника

Лабораторная работа № 5

Изучение влияния напряжения на электрическое сопротивление варистора

Обучающийся

Группа

ФИО

Подпись

Дата

5А6Б

Кошкин Д.Р.

20.11.18

Руководитель

Должность

ФИО

Ученая степень,

звание

Подпись

Дата

преподаватель

Шуликин С. Н.

20.11.18

Томск – 2018

Цель работы: изучение влияния приложенного напряжения на величину электрического сопротивления, определение характеристик и параметров полупроводникового варистора.

Задание:

  1. Изучить основные теоретические положения электропроводности полупроводников.

  2. Получить зависимость тока, протекающего через варистор от приложенного напряжения (пределы и периодичность изменения приложенного напряжения задаются преподавателем).

  3. Построить ВАХ I = f (U).

  4. Рассчитать сопротивление варистора при различных напряжениях.

  5. Построить зависимость

  6. Определить значения параметров

  7. Провести теоретический расчёт значений.

  8. Объяснить полученные результаты.

Схема установки:

АТР – автотрансформатор;

ВТ – высоковольтный трансформатор;

В – выпрямитель;

А – сигнальная лампа;

I – исследуемый варистор

Таблица 1 – Расчетные и экспериментальные данные

№ п/п

U, В

I,мА

R, МОм

lnR

,МОм

1

50

0

-

7,07

-

-

2

100

0,005

20

10

16,81

17,9

3

150

0,03

5

12,25

15,42

6,8

4

200

0,095

2,1

14,14

14,55

2,7

5

250

0,225

1

15,81

13,82

1,5

6

300

0,475

0,6

17,32

13,30

0,77

7

350

0,85

0,4

18,7

12,9

0,42

8

400

1,4

0,29

20

12,57

0,24

Зависимость

Зависимость

Расчётные формулы:

, где U – напряжение, приложенное к варистору; I - ток, проходящий через варистор.

; ;

где U1 - критическое напряжение Uк; R1 сопротивление при напряжении U1;

U2 конечное значение напряжения; R2 сопротивление при напряжении U2

Пример расчётов:

Вывод: при достижении прекращается выполнение закона Ома (линейная зависимость тока от напряжения), и происходит увеличение подвижности и концентрации свободных носителей заряда под действием внешнего электрического поля.

Что такое варистор против диода TVS? Как выбрать лучший варистор для защиты вашей схемы

Что такое варистор против диода TVS? Как выбрать лучший варистор для защиты вашей схемы

Варистор - это устройство, сопротивление которого изменяется в зависимости от напряжения на его выводах, но в нелинейной зависимости. Некоторые электрические устройства демонстрируют такое поведение, но термин «варистор» зарезервирован для компонентов, которые рассеивают энергию в твердом материале, а не в переходах.

В нормальных условиях эксплуатации варистор действует как разомкнутая цепь с высоким сопротивлением. Преимущество нелинейной зависимости между сопротивлением и напряжением становится очевидным при наличии высокого переходного напряжения. Сопротивление варистора уменьшается с увеличением напряжения, и он ограничивает напряжение до безопасного уровня, эффективно защищая параллельные компоненты в цепи.

Варистор против диода TVS

Способность защищать чувствительные части схемы от высоких переходных напряжений - это та же функция, что и TVS-диод.Есть заметные различия при сравнении варистора и TVS-диода, которые мы будем исследовать.

Варисторы - это двунаправленные компоненты, подходящие как для цепей переменного, так и для постоянного тока. Они бывают разного дизайна. Самая популярная конструкция, радиальный диск, очень напоминает конденсатор, но не следует путать его с конденсатором.

Какие типы варисторов использовать?

Варисторы могут изготавливаться из разных материалов. Их состав определяет их электрические свойства.Изучение и сравнение характеристик различных варисторов позволяет проводить интересные эксперименты и исследования. Коммерческие производственные компании даже создали собственные смеси.

Отношение тока к напряжению варистора можно выразить с помощью следующего соотношения:

I = кВ

Где K и - постоянные варистора. K является функцией геометрии варистора и определяет степень нелинейности сопротивления, испытываемого устройством.Высокое значение обычно означает лучший зажим. Для идеального резистора с линейным соотношением V-I это 1.

На сегодняшний день наиболее распространенным типом варистора на рынке является металлооксидный варистор MOV.

Ищете металлооксидные варисторы? В магазине MDE Semiconductor вы найдете широкий ассортимент варисторов, тиристоров, TVS-диодов

Однако до того, как были представлены MOV, предпочтительным варистором был карбид кремния SiC. Варисторы из SiC изготавливаются путем сплавления зерен SiC вместе, чтобы сформировать керамическую основу, и сочетания таких добавок, как графит, различные соли и оксиды, для улучшения свойств конечного материала.Недостатком варисторов SiC, и почему MOV в значительной степени их заменили, является значительное количество электрического тока, который они потребляют в режиме ожидания. Варисторы на основе SiC имеют типичную тягу в диапазоне 3-7.

С другой стороны, MOV имеют более высокие значения по сравнению с варисторами SiC, между 20-50. В процессе производства оксиды металлов, а именно оксид цинка (ZnO), сплавлены в керамическую основу и объединены с такими добавками, как оксиды висмута, марганца или кобальта. Типичное распределение - 90% ZnO и 10% добавок.Полученный материал имеет поликристаллическую микроструктуру, которая может рассеивать большое количество энергии по всей своей массе. Затем материал помещается между металлическими электродами.

В остальной части этой статьи под варисторами будут пониматься MOV.

Как варисторы защищают схемы от высоких переходных напряжений на уровне микроструктуры

Переходные напряжения - это временные скачки напряжения, которые могут возникать в результате колебаний источника питания, ударов молнии, переключения индуктивной нагрузки, электростатического разряда и т. Д.Последствия этих переходных процессов могут варьироваться от незначительных до катастрофических, отсюда и необходимость защиты от их возникновения.

Кристаллическая структура MOV состоит из случайно ориентированных зерен оксида металла, которые являются проводниками, разделенными резистивной межзеренной границей. Эти границы демонстрируют полупроводниковые характеристики P-N-перехода.

В цепи, работающей нормально и испытывающей низкое напряжение, в варисторе протекает только небольшой ток, вызванный обратной утечкой через переходы.Когда прикладывается высокое переходное напряжение, превышающее напряжение пробоя варистора, на переходах происходит лавинный пробой, и варистор становится проводником (варистор ограничивает напряжение до безопасного уровня, когда он проводит).

Важно отметить, что варисторы не могут обеспечить защиту от непрерывного скачка напряжения, даже если величина напряжения значительно ниже, чем переходные напряжения, для которых он рассчитан. В этом случае разработчик схемы должен рассмотреть другие варианты между варистором и TVS-диодом.

Технические характеристики, которые необходимо знать перед выбором варистора

Длительный срок службы варистора и его эффективность при обеспечении требуемого уровня защиты зависит от использования варистора в правильной цепи и соблюдения спецификаций производителя.

Ниже приведены типичные характеристики, включенные в листы технических данных, предоставленные производителями. Кроме того, предоставляются кривые номинальных импульсов или диаграммы возможностей повторяющихся скачков напряжения, которые рисуют картину типов событий, которые могут выдерживать варисторы.

Номинальное напряжение: Максимальное продолжительное напряжение постоянного или синусоидального среднеквадратичного значения, которое может быть приложено.

    • Напряжение ограничения: напряжение на клеммах варистора, при котором он замыкается.

  • Импульсный ток: Максимальный пиковый ток данной формы волны для указанной длительности импульса, который может быть приложен к варистору без его выхода из строя.

  • Ток утечки (ток в режиме ожидания): ток, протекающий через варистор, когда он находится в разомкнутом состоянии (непроводящее состояние ниже напряжения ограничения).Ток указан для данного напряжения на варисторе.

  • Максимальное поглощение энергии: максимальное количество энергии, которое варистор может рассеять в течение заданной длительности импульса заданной формы волны
  • Емкость: Типичный диапазон от 100 до 1000 пФ
  • Время отклика: время, необходимое варистору для перехода из непроводящего состояния в проводящее состояние после подачи номинального напряжения. То есть продолжительность, в течение которой схема подвергается воздействию переходного напряжения до тех пор, пока варистор не снизит напряжение.

Процедура выбора лучшего варистора для вашей схемы

Приведенные ниже шаги представляют собой быстрое и приблизительное руководство по выбору лучшего варистора для вашей конструкции.

Ищете металлооксидные варисторы? В магазине MDE Semiconductor вы найдете широкий ассортимент варисторов, тиристоров, TVS-диодов

  1. Изучите нормальные условия работы схемы для определения рабочего напряжения варистора

Максимально допустимое рабочее напряжение выбранного варистора должно быть равно или немного превышать рабочее напряжение (переменное или постоянное) цепи.Допустимо увеличение на 10-15%.

  1. Приблизительно энергия, потребляемая варистором во время переходного процесса

Номинальная мощность варистора - это мера максимально допустимой энергии для указанного импульса и длительности тока при приложении постоянного напряжения.

Если переходный процесс вызван разрядом индуктивности (например, трансформатора), энергию источника можно легко вычислить. Выберите варистор с показателем поглощения энергии, который равен или немного превышает значения энергии, связанные с событием, которое может возникнуть в цепи.Однако, если переходное напряжение вызвано внешним событием, величина энергии источника неизвестна. В этом сценарии должна выполняться процедура аппроксимации для оценки энергии с использованием имеющейся в вашем распоряжении информации (тестирование, математическое приближение или графическая итерация).

3. Определите пиковый переходной ток через варистор (импульсный ток)

Если переходной процесс вызван индуктивностью, пиковый ток не будет превышать ток катушки индуктивности во время переключения.Рабочее напряжение, определенное на шаге 1, сузило выбор варисторов до полезного диапазона моделей. Графический анализ также может быть выполнен для определения переходного тока из характеристических кривых V-I, зная переходное напряжение и полное сопротивление источника.

4. Определите требования к средней рассеиваемой мощности варистора

Требуемая рассеиваемая мощность - это энергия, генерируемая за импульс, умноженная на количество импульсов в секунду.Номинальная мощность выбранного варистора должна быть эквивалентной или превышать это значение. Напомним, что варисторы не являются устройствами регулирования мощности и не подходят там, где периодически возникают переходные процессы.

  1. Выберите модель с требуемой характеристикой фиксации напряжения

Ограничивающее напряжение выбранного варистора должно приблизительно соответствовать максимальному напряжению, которое должны испытывать компоненты, расположенные ниже по сети.

Варисторные применения

Желаемые свойства варисторов делают их полезными для подавления переходных процессов как в бытовых, так и в промышленном оборудовании.Некоторые примеры практического использования:

  • Защита телекоммуникационных линий и оборудования: смартфоны, блоки питания, зарядные устройства
  • Protect Промышленное контрольное оборудование: системы дистанционного управления, средства управления машинами, системы сигнализации, бесконтактные переключатели, ЖК-дисплеи
  • Защита силовой электроники: мостовые выпрямители, электросварка, импульсное питание, мощные преобразователи тока, преобразователи постоянного / переменного тока, силовые полупроводники
  • Защита энергетического оборудования: трансформаторы, обмотки двигателя и генератора, индукторы, счетчик электроэнергии
  • Защита автомобильного электрооборудования: блоки управления двигателя, выпрямители генератора, системы центрального замка, бортовые компьютеры, электродвигатели стеклоочистителей, светофор, светофоры
  • Медицинское оборудование Protect: диагностическое оборудование, терапевтическое оборудование, блоки питания
  • Защита бытовой электроники и микропроцессоров: телевизоры, компьютеры, средства управления стиральными машинами, диммеры, лампы, термостаты, удлинители для защиты от перенапряжения

При выходе из строя варисторов: их ограничения

Варисторы

имеют несколько ограничений, связанных с их конструкцией и способом поглощения переходной энергии.После многих крупных переходных процессов варисторы деградируют (разрушается керамический слой). В их ухудшенном состоянии величина тока утечки через варистор увеличивается, что приводит к повышенным температурам, даже когда цепь работает нормально. Если варистор не защищен, повышенный нагрев может привести к тепловому разгоне.

Так зачем нам продолжать использовать варисторы, учитывая эту хорошо известную и опасную неизбежность? Ответ кроется в современном поколении варисторов со встроенной функцией теплового отключения.Тепловой разъединитель определяет повышение температуры MOV по мере ее ухудшения. Когда срок службы варистора истечет, тепловой выключатель разомкнет цепь, защищая от возгорания.

Варистор против диода TVS

Как и варисторы, TVS-диоды являются устройствами подавления переходных напряжений, используемых для защиты электронных компонентов. Какой из них выбрать, зависит от того, какой реакции вы хотите добиться в своей цепи. В общем, лучшая защита будет иметь быстрое время отклика, низкое напряжение зажима, низкий ток в режиме ожидания, не забывая о физических факторах, таких как механизм отказа, стоимость, место на плате и надежность.Вот их сравнение:

TVS диоды

  • Зажим при пониженном напряжении
  • Не ухудшаться со временем
  • Имеют низкую емкость, подходят везде, где чувствительность сигнала имеет высокий приоритет, например, USB-порты
  • Дороже

Варисторы (MOV)

  • Напряжение зажима выше
  • Со временем ухудшается, даже если используется в соответствии со спецификацией, и становится более проводящим
  • Более эффективен для защиты цепей, требующих высокой емкости
  • Имеют большую устойчивость к высокой энергии / температурам, используемым в средах с высоким напряжением, например.г., электросеть
  • Более рентабельно

Ищете металлооксидные варисторы? В магазине MDE Semiconductor вы найдете широкий ассортимент варисторов, тиристоров, TVS-диодов

Что такое варистор? - Двигатель Kinmore

Варистор - это электронный компонент, электрическое сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Также известный как резистор, зависящий от напряжения (VDR), он имеет нелинейную неомическую вольт-амперную характеристику, аналогичную характеристике диода.Однако, в отличие от диода, он имеет одинаковый характер для обоих направлений проходящего тока.

Обычно варистор состоит из двух выпрямителей, таких как выпрямитель из оксида меди или выпрямитель из оксида германия, в антипараллельной конфигурации. При низком напряжении варистор имеет высокое электрическое сопротивление, которое уменьшается при повышении напряжения. Современные варисторы в основном основаны на спеченных керамических металлооксидных материалах, которые демонстрируют направленное поведение только в микроскопическом масштабе.Этот тип широко известен как металлооксидный варистор (MOV).

варистор

Рабочие характеристики и характеристики:

а. Поглощение искр, вызванных угольной щеткой и выпрямителем коллектора

b. Уменьшить электрический шум

c. Продлить срок службы двигателя

d. Нажмите E1 / E10 /, чтобы выбрать напряжение варистора

e. Хорошее сварочное сопротивление, небольшая скорость изменения E10 после сварки

Примечание. Значение E10 - это значение напряжения, когда между двумя полюсами варистора подается ток 10 мА.

Роль варистора в цепи
1. защита от перенапряжения

Функцию защиты от напряжения варистора в цепи, как правило, можно комбинировать с предохранителем или другой защитой от перенапряжения. Обычно используется для молниезащиты; когда происходит перенапряжение, варистор выходит из строя, показывая состояние короткого замыкания, тем самым ограничивая напряжение на обоих его концах на более низком уровне, а сверхток, вызванный коротким замыканием, сожжет передний предохранитель или заставит Воздух Сработал выключатель, тем самым отключив подачу электроэнергии.

Вообще говоря, он мало влияет на другие компоненты после повреждения. Проверяйте только подключенные к нему компоненты схемы. Если это поломка, то этот предохранитель перегорит. Варистор играет в цепи роль защиты от «рабочего перенапряжения».

варистор
2.
Требования к молниестойкости

Варистор устойчив к ударам молнии; когда варистор выходит из строя и закорачивается большим током, предохранитель немедленно сгорает, чтобы защитить цепь.

3.
Требуется проверка безопасности

Требуется проверка безопасности варистора. С развитием технологий и повышением уровня жизни людей в нашу жизнь вошло большое количество электронных продуктов, в том числе наша широко используемая бытовая техника, поэтому к характеристикам безопасности бытовой техники предъявляются более высокие требования. Варистор как электронный компонент также включен в список требований сертификации по безопасности.

В целях защиты безопасности потребителей и защиты интересов потребителей, страна последовательно сформулировала ряд законов, регулирующих эти условия на рынке с целью устранения дефектных продуктов.Если электронные продукты, не прошедшие контроль безопасности, не могут быть проданы на рынке, это основано на безопасности клиентов и должно быть реализовано. В случае обнаружения несоблюдения будут наложены правовые санкции или даже уголовная ответственность.

Варистор Применения

Варистор в микромоторе используется в основном для поглощения обратной электродвижущей силы двигателя в момент коммутации. Предотвратить полюс коммутатора в момент искр короткого замыкания коммутатора, поверхность коммутатора и щетки из-за высокотемпературных ожогов, повлиять на срок службы двигателя и генерировать электромагнитные волны, мешающие использованию других электронных продуктов.

Варисторы имеют много преимуществ и могут использоваться во многих различных областях применения для подавления переходных процессов в электросети от бытовых приборов и освещения до промышленного оборудования в линиях электропередачи переменного или постоянного тока. Варисторы можно подключать напрямую через источники питания и полупроводниковые переключатели для защиты транзисторов, полевых МОП-транзисторов и тиристорных мостов.

варистор последовательно

Он двунаправлен по своей природе, поскольку мы видим, что он работает как в первом, так и в третьем квадранте.Варистор - это резистор, зависящий от напряжения (VDR). Они состоят из спеченной матрицы зерен оксида цинка (ZnO). (Укажите форму волны 8x20 мкс, эквивалентную импульсному току) Граница между каждым зерном и соседним узлом образует диодный переход, который позволяет току течь только в одном направлении. Теперь давайте кратко обсудим важные типы варисторов. Почему это новости, что СОФИЯ нашла воду, когда она уже была найдена? Привлекательным свойством MOV является то, что электрические характеристики относятся к основной части устройства.с конечным приложением. Несмотря на то, что прямой удар явно разрушителен, переходные процессы, вызванные молнией, не являются результатом прямого удара. ________ (Джоули) (E = 1,4xVxIxT), 1-g. Следует отметить, что температурный коэффициент отрицательный (-) и уменьшается с ростом тока. Вы, должно быть, имеете в виду традиционный символ. 0 товаров - 0.00 ₹ [email protected] + 91-9739081661 Давайте обсудим их в следующем разделе. ________ (V) или ________ Неизвестно, 1-д. Максимум. Сбалансирован ли мой доморощенный кантрип Eldritch Blast в ближнем бою? Металлооксидные варисторы и многослойные варисторы.Слово варистор образовано объединяющей переменной и резистором. Миниатюризация компонентов привела к повышенной чувствительности к электрическим нагрузкам. ПЕРЕХОДНЫЙ РЕЖИМ ОБЩЕГО РЕЖИМА И ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ. ТЕПЛОВЫЙ БАРЬЕР против ПРИКЛАДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ. (В) = приложенное напряжение, ДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ВАРИСТОРА ZX. Однопереходные исследования также подтверждают диодную модель. Варисторы изготавливаются путем формования и спекания порошков на основе оксида цинка в керамические детали. Недостатком этих устройств является то, что они потребляют значительный ток в режиме ожидания, поэтому для ограничения энергопотребления в режиме ожидания требуется последовательный разрыв.Варистор, как правило, имеет более высокую емкость, чем GDT, поэтому, если линия чувствительна к емкостной нагрузке, например, передающей высокоскоростные данные, она не может быть подключена напрямую к линии. Результатом такого поведения является нелинейная вольт-амперная характеристика, при которой MOV имеет высокое сопротивление при низких напряжениях и низкое сопротивление при высоких напряжениях. Но если компонент предназначен для обеспечения лучшего номинального напряжения, лучше соединить их последовательно. Слово состоит из частей слов «переменный резистор».Наиболее распространенным типом VDR является металлооксидный варистор или MOV. Gleichtaktrauschfilter (Common Mode Noise Filters, CMF) dämpfen das Gleichtaktrauschen in diffellen und symrischen Übertragungs- sowie in Stromversorgungs- und Audioleitungen. Когда на электроды подается небольшое напряжение, протекает только крошечный ток, вызванный обратной утечкой через диодные переходы. С другой стороны, если существует дифференциальный режим переходного процесса (фаза к фазе), то подавители переходных процессов, соединяющие фазу с фазой, будут правильным решением.Выбор наиболее подходящего подавителя зависит от баланса между приложением, его работой, ожидаемыми угрозами переходного напряжения и уровнями чувствительности компонентов, требующих защиты. Klicken Sie auf die verschiedenen Kategorienüberschriften, um weitere Informationen zu erhalten und die Standardeinstellungen zu ändern. Однако теперь этот символ используется для DIAC. М. Мацуока, Jpn. Варистор из оксида меди показал различное сопротивление в зависимости от полярности и величины приложенного напряжения.671-672, август 2005 г. http://www.littelfuse.com/~/media/electronics_technical/application_notes/varistors/littelfuse_the_abcs_of_movs_application_note.pdf, https://www.nist.gov/pml/div684/upload/Lower_not_not_ pdf, http://www.research.usf.edu/dpl/content/data/PDF/05B127.pdf, "Металлооксидный варистор (MOV) - Электронные схемы и схемы - Проекты и дизайн электроники", https: // www. .gegridsolutions.com / app / DownloadFile.aspx? prod = Surge_arresters & type = 1 & file = 7, «Подробное сравнение устройств подавления скачков напряжения», «Обзор третьего издания UL1449 - Защита от скачков напряжения - Littelfuse», https: // www.nfpa.org/-/media/Files/News-and-Research/Fire-statistics-and-reports/Electrical/RFDataAssessmentforElectricalSurgeProtectionDevices.ashx?la=en, "Металлооксидные варисторы | Блог о автоматических выключателях - экспертная информация о безопасности и использовании", http://www.esdjournal.com/techpapr/Pharr/INVESTIGATING%20SURGE%20SUPPRESSOR%20FIRES.doc, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Varistor&oldid=986049567, Статьи с утверждениями без источника от сентября 2015 г., статьи с заявлениями без источника, от сентября 2014 г., лицензия Creative Commons Attribution-ShareAlike, эта страница последний раз редактировалась 29 октября 2020 г., в 14:08.Рейтинги указывают уровень нагрузки, которая может быть приложена к устройству, не вызывая ухудшения характеристик или выхода из строя. Их сопротивление уменьшается при увеличении напряжения. Вам доступен широкий выбор варисторов в различных вариантах исполнения, в том числе по типу корпуса, технологии и типу. Wir nutzen diese Informationen, um Ihr Erlebnis auf unserer Seite zu verbessern und zu Individualisieren sowie um Analysen über die Besucher der Website und andere Medien zu erhalten. Sie bestehen aus hochwertigen, zuverlässigen Materialien und sind vor thermischer Überlastung geschützt.Однако определенные типы неисправностей в энергосистеме общего пользования могут привести к устойчивому перенапряжению. Diese Sicherheitsmaßnahme verhindert mögliche Schäden an der Leiterplatte oder an den in der Nähe des Varistors befindlichen Bauteilen und erhöht die Zuverlässigkeit der zu schützenden Geräte erheblich. MLV имеют чипы различных размеров и способны генерировать значительную импульсную энергию для своего физического размера. РИСУНОК 10. Однако этого нагрева можно избежать, рассеивая энергию, поглощаемую переходным импульсом.В электрических или электронных схемах эта энергия может выделяться предсказуемым образом посредством контролируемых переключающих действий или произвольно индуцироваться в цепи от внешних источников. В зависимости от уровня проводимого тока рассеиваемого тепла может быть недостаточно, чтобы вызвать сбой, но он может вывести устройство MOV из строя и сократить его ожидаемый срок службы. Типичными источниками индуктивных переходных процессов являются: Эти примеры чрезвычайно распространены в электрических и электронных системах. Это состояние более характерно для высоких скачков энергии, обычно возникающих при индукционном разряде двигателей и трансформаторов.Taobao Global Все права защищены. Как найти сумму этого ряда, относящегося к функциям Лежандра второго рода? Diese Cookies werden verwendet, um Werbung bereitzustellen, die für Sie und Ihre Interessen соответствующие sein kann. Поскольку он изготовлен из полупроводникового материала, его сопротивление падает с увеличением напряжения на нем. При сборке различных корпусов Littelfuse Varistor используются многие методы инкапсуляции. Для полупроводниковых диодов с резким P-N переходом. В этих компонентах используется карбид кремния (SiC).Teilenummer der Konkurrenz eingeben. Что было включено в их бесплатные пробные пакеты программного обеспечения? Резисторы могут быть подключены последовательно или параллельно или их комбинация. Под воздействием переходных процессов высокого напряжения импеданс варистора изменяется на много порядков величины от почти разомкнутой цепи до высокопроводящего уровня, тем самым ограничивая переходное напряжение до безопасного уровня. Таблица 1. Заявление о субнаносекундном отклике MOV основано на собственном времени отклика материала, но будет замедляться другими факторами, такими как индуктивность выводов компонентов и метод монтажа.ХАРАКТЕРИСТИКИ V-I ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВРЕМЕНИ НАРАБОТКИ ТОКА, РИСУНОК 19B. Напряжение ограничения или напряжение варистора, показанное на рисунке, определяется как напряжение, до которого ток через варистор очень мал, в основном порядка нескольких миллиампер. Исходя из таких данных, эффект «выброса» может быть определен как относительное увеличение максимального напряжения, возникающего на варисторе во время быстрого нарастания тока, с использованием в качестве эталона стандартной волны тока 8/20 мкс. Чтобы ограничить деградацию, рекомендуется использовать настолько высокое напряжение фиксации, насколько позволяет защищенная цепь, чтобы ограничить количество воздействия скачков напряжения.Таким образом, в непроводящей области емкость варистора влияет на его сопротивление. В настоящее время в автомобилях используется множество электронных систем для управления двигателем, климатом, тормозами и, в некоторых случаях, системами рулевого управления. Некоторые из популярных варисторов SMD включают: серия AUML - многослойный ограничитель скачков напряжения, серия MLA AUTO - серия автомобильного многослойного варистора (MLV) Littelfuse MLA. Наилучшие результаты достигаются при использовании коротких проводов, которые расположены близко друг к другу, чтобы уменьшить наведенные напряжения, и низкого омического сопротивления, чтобы уменьшить падение I • R.Переменные резисторы бывают разных типов; есть такие, в которых эффективная длина резистивной полосы играет роль в изменении резисторов, таких как потенциометры и реостаты, а есть другие наборы переменных резисторов, где ручное изменение сопротивления невозможно, скорее они чувствительны к физическим факторам, таким как как температура, напряжение, магнитное поле и т. д.

What Just Happened Фред Сэвидж, Сборная Люксембурга по футболу, Симулятор кабины Hotone, Что означает Redline в бизнесе, Синоним нарушения конфиденциальности, Насколько высока Валькирия R6, Создатель художественных писем граффити,

Что такое варистор? - Работа, применение и характеристики

Определение: Термин Варистор образован комбинацией двух слов Переменный и Резистор. Значит, это переменное сопротивление. Сопротивление варисторов зависит от приложенного напряжения. Сопротивление демонстрирует нелинейное поведение с приложенным напряжением.

Варисторы защищают схему посредством , пропуская через них избыточный ток и предохраняя схему от повреждения. Вольт-амперные характеристики варистора также обладают нелинейными характеристиками .

Вы, должно быть, думаете, что если варистор показывает переменное сопротивление, то он должен напоминать потенциометр и реостат.Но это неправда. Потенциометр и реостат полностью отличаются от варистора. Хотя потенциометр и реостат также показывают переменное сопротивление, сопротивление потенциометра и реостата можно изменять вручную между минимальным и максимальным значениями.

Напротив, сопротивление варисторов изменяется в зависимости от приложения напряжения. В связи с этим возникает вопрос, зачем использовать переменный резистор или варистор? В чем его значение? Варисторы важны в приложениях, где чрезмерный ток в цепи может привести к разрушению всей схемы.

Процесс изготовления варисторов

Кристаллы полупроводникового материала, такого как карбид кремния , используются с керамической связкой, и оба зажимаются между электродами, и весь кристалл спекается при более высокой температуре. Температура изготовления и температура спекания играют жизненно важную роль в формировании электрических характеристик варисторов.

Металлооксидные варисторы

Недостатком использования полупроводникового кристалла является то, что величина тока утечки в цепи больше.Причина этого в том, что каждый полупроводниковый кристалл имеет переход, и из-за наличия этого перехода проблема накопления заряда становится доминирующей.

Таким образом, когда устройство переключается из режима прямого смещения в режим обратного смещения, заряд, накопленный в переходе, требует некоторого времени, чтобы полностью разрядиться. Таким образом, ток протекает непродолжительное время даже в режиме обратного смещения.

Этот недостаток полупроводникового варистора можно преодолеть, если использовать металлооксидный варистор.В случае варисторов из оксидов металлов используются зерна оксида цинка или оксидов других металлов. Как правило, зерен на 90%, состоят из оксида цинка, и на 10% зерен состоят из других металлов, таких как висмут, кобальт, марганец.

Эти зерна смешаны с зернистым слоем; этот слой действует как связующий агент. Он сохраняет неповрежденными зерна и зернистый слой между двумя электродами. Металлические контакты предназначены для облегчения смещения.

Обратный ток утечки у металлооксидных варисторов меньше, чем у полупроводниковых.Основная причина этого - конструктивная структура металлооксидных варисторов.

В варисторах из оксидов металлов мелкие зерна оксида металла действуют как группа из большого количества диодов. Таким образом, это можно рассматривать как большое количество маленьких диодов, соединенных параллельно. Из-за этого переход, образованный крошечными диодами, имеет небольшой размер, и при подаче напряжения небольшое количество напряжения появляется на каждом диоде.

Таким образом, из-за меньшего напряжения, которое появляется на переходе, образованном зернами оксида металла, генерируемый обратный ток утечки также минимален.

Работа варистора

Когда применяется прямое смещение, варистор обеспечивает высокое сопротивление на пути тока и, следовательно, очень низкую величину тока, проходящего через устройства. Напряжение в этой точке называется номинальным напряжением варистора .

Когда приложенное напряжение увеличивается и становится выше номинального напряжения варистора, сопротивление устройства начинает резко падать, и токи начинают проходить через варистор.

Когда приложенное напряжение ниже номинального, варистор ведет себя как конденсатор и накапливает носитель заряда. Таким образом, сопротивление переменных резисторов имеет нелинейную характеристику с приложенным напряжением.

Сопротивление варистора

Из приведенной ниже диаграммы видно, что сопротивление начинает падать с увеличением напряжения.

Характеристики варисторов V-I

ВАХ варисторов показаны на диаграмме ниже.Из приведенной ниже диаграммы видно, что ток изменяется нелинейно с приложенным напряжением. В типичном резисторе ток изменяется линейно с приложенным напряжением, то есть он подчиняется закону Ома, в то время как варисторы не подчиняются закону Ома.

Первоначально при приложении напряжения ток не показывает значительного увеличения, но через некоторое время небольшое изменение приложенного напряжения вызывает значительное увеличение значения тока. Напряжение, выше которого начинает резко возрастать ток, называется номинальным напряжением варисторов.

Применение варисторов

Защита электрических и электронных цепей: Варисторы защищают электрические и электронные цепи, пропуская через них чрезмерный ток. Варисторы подключаются параллельно электрическому или электронному компоненту в цепи. Когда в цепи появляется напряжение, варисторы действуют как короткое замыкание и оказывают незначительное сопротивление.

Из-за этого чрезмерный ток проходит по пути наименьшего сопротивления i.е. пропускать через варисторы вместо того, чтобы проходить через компоненты, и защищать компонент от повреждений.

В электронной схеме варисторы также подключены параллельно транзисторам, так что в случае появления чрезмерного напряжения или тока в устройстве весь ток протекает через варисторы.

Характеристики варисторов

  1. Электрические свойства: Связь между напряжением (В) и током (I) варистора можно понять с помощью приведенного ниже уравнения.

V = CI β

где C и β - константы

  1. Значение сопротивления: Сопротивление (R) можно определить как соотношение тока (I) и напряжения (В).

R = V / I = CI β / I

  1. Рассеиваемая мощность: Мощность, рассеиваемая варистором, равна произведению напряжения и тока.

P = V * I = V * (V / C) 1/ β

Взаимосвязь между током утечки и частотой

X c = 1 / (2ΠFC)

, где F - частота, C - емкость, а X c - реактивное сопротивление.

Таким образом, если частота сигнала увеличивается, то реактивное сопротивление уменьшается, и, таким образом, ток утечки через устройства начинает увеличиваться.

Разработка нового типа блока нелинейных клапанов сопротивления для ОПН. Заключительный отчет (технический отчет)

Соколий, Т. О., Зейтц, М. А., Гертин, Дж. П., Шумахер, П. П., и Поттер, М. Е. Разработка нового типа блока нелинейных клапанов сопротивления для разрядников.Итоговый отчет . США: Н. П., 1980. Интернет. DOI: 10,2172 / 6712220.

Соколий, Т. О., Зейтц, М. А., Гертин, Дж. П., Шумахер, П. П., и Поттер, М. Е. Разработка нового типа блока нелинейных резистивных клапанов для разрядников для защиты от перенапряжений. Итоговый отчет . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6712220

Соколий, Т.О., Зейтц, М.А., Гертин, Дж. П., Шумахер, П. П., и Поттер, М. Е. Мон. «Разработка нового типа блока нелинейных клапанов сопротивления для ОПН. Заключительный отчет». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6712220. https://www.osti.gov/servlets/purl/6712220.

@article {osti_6712220,
title = {Разработка нового типа блока нелинейных клапанов сопротивления для ОПН.Заключительный отчет},
author = {Соколы, Т. О. и Зейтц, М. А., и Гертин, Дж. П., и Шумахер, П. П. и Поттер, М. Е.},
abstractNote = {Современные ОПН на основе карбида кремния приблизились к своим технологическим пределам из-за относительно низкой степени нелинейности их V-I характеристик. Чтобы это компенсировать, были введены последовательные зазоры, но они усложняют сборку ОПН и увеличивают затраты, одновременно снижая как защиту, так и надежность.С 1970 года производители электрооборудования улучшают качество разрядников с использованием материала на основе оксида цинка. Этот керамический материал имеет очень высокую степень нелинейности характеристики V-I. В рамках проведенного здесь исследовательского проекта изучалось, как химический состав и параметры обработки влияют на электрические и физические характеристики этих металлооксидных варисторов. Изучены различные химические составы. Были оценены оксид висмута, оксид сурьмы, оксид кобальта, оксид марганца, оксид хрома, оксид никеля и оксид алюминия в варисторе на основе оксида цинка.Было оценено влияние этих материалов на ток утечки варисторов, напряжение разряда и способность выдерживать энергию. Затем были разработаны процедуры смешивания и программы спекания для обработки этих варисторов. Поскольку устранение последовательных разрывов потребует, чтобы металлооксидный разрядник постоянно подвергался действию рабочего напряжения, работа была направлена ​​на определение механизмов и управляющих переменных, влияющих на долговременный износ этих варисторов. На основе электрических режимов проводимости для устройств была построена модель эквивалентной схемы.Были исследованы методы заключения пакета варисторных блоков в эпоксидный корпус и продемонстрировано возможное применение беззазорного разрядника.},
doi = {10.2172 / 6712220},
url = {https://www.osti.gov/biblio/6712220}, journal = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {1980},
месяц = ​​{12}
}

Температурная зависимость сопротивления варистора ZnO при...

Контекст 1

... ожидаемый ток шунта. Превышение этих значений во время эксплуатации может привести к выходу из строя разрядника. В частности, это подвергает варистор риску выхода из строя. В большинстве случаев это приводит к увеличению тока утечки, что приводит к самонагреву варистора из-за избыточной мощности, выделяемой в устройстве. Из-за положительного значения коэффициента теплопроводности металлооксидной керамики [7] может возникать тепловой разряд.В более серьезных ситуациях керамика может сломаться или расплавиться, и может возникнуть поверхностный разряд. Общие причины деградации варистора и отказов из-за старения включают: • рабочее напряжение, превышающее максимальное рабочее значение (динамическое перенапряжение и замыкание на землю), • ток молнии, значительно превышающий номинальный импульсный ток, • скачки тока, • длительное перенапряжение, • повышенная температура, • факторы окружающей среды, такие как озон, оксиды азота, влажность и давление. Для непрерывной и высокоуровневой защиты электрических устройств, обеспечиваемых разрядниками, варисторы должны иметь повторяемые характеристики и быть стабильными в течение всего периода эксплуатации.Обычно для этого требуется, чтобы любое изменение характеристического напряжения варистора V 1 мА (которое представляет собой напряжение, при котором ток, протекающий в варисторе, имеет значение 1 мА [7]), вызванное перечисленными ранее факторами старения, не превышало 10 % от первоначального значения. Состав материала, использованного для приготовления образцов для определения характеристик, приведен в таблице 1. Для изготовления образцов использовались материалы аналитической чистоты. Обработка включала измельчение, смешивание и гомогенизацию, сушку, гранулирование, прессование, спекание (1250 ° C в течение 1 ч), нанесение электродов и упаковку.Изготовленные варисторы имели диаметр 12 мм и толщину 2 мм. Для легирования варисторной массы алюминием использовали гидрированный нитрат алюминия (Al (NO 3) 3 ⋅ 9H 2 O) в смеси с измельченным порошком ZnO. Уровни легирования, а также размеры образцов, приготовленных в этом процессе, перечислены в таблице 2. Образцы варисторов были помещены в термокамеру, и была использована лабораторная система для исследования пассивных элементов. Система позволяет проводить эксперименты как при постоянном, так и при импульсном токе при максимальных значениях 2 кВ и 200 А.Мультиметры METEX с компьютерным управлением также использовались для измерения силы тока и напряжения. Два фактора старения использовались для того, чтобы спровоцировать процесс деградации: • воздействие на образцы повышенной температуры 115 ° C, • постоянное перенапряжение, приводящее к току 50 мкА. Эксперимент по старению проводился в течение 24 часов. Кроме того, во время процесса в варисторе поддерживался стабилизированный ток. Процедура позволила сохранить токопроводящие дорожки в объеме варистора.Система, используемая для измерения тока термостимулированного разряда (ТСР), описана в [8]. Перед сканированием температуры образец охлаждали в криостате до 100 K в постоянном электрическом поле. Спектры TSDC регистрировались при повышении температуры с постоянной скоростью (4 град / мин) от 100 K до 500 K. Образцы варисторов на основе ZnO подвергались ряду исследовательских процедур. Целью этих исследований было определение их свойств, таких как характеристическое напряжение (В 1 мА), показатель нелинейности, ВАХ, параметры релаксации (положение и высота пиков TSDC и энергия активации для отдельных процессов деполяризации), полученные в измерения TSDC.Экспериментальные результаты, полученные при проверке полученных структур, дают основу для оценки влияния легирования алюминием на варисторы. Исследования ВАХ проводились методом постоянного тока. Напряжение нормировано на толщину образца 1 мм. Результаты, представленные на рис. 2, позволяют определить параметры исследуемых образцов. ВАХ использовались для определения показателей нелинейности в диапазоне токов 0,1 мкА – 1 А.В этом диапазоне образцы с меньшими концентрациями алюминия (0 и 12 ppm) достигают наибольших значений показателя нелинейности. Существенное падение этого параметра наблюдается в образцах с концентрациями добавки 96 и 192 ppm. Исследуемый диапазон токов лежит на границе между областью утечки и областью проводимости, и влияние добавки Al на показатель нелинейности может быть связано с увеличением тока утечки в легированных образцах. Значительно более высокий ток утечки наблюдается в образцах в исходном состоянии, легированных на уровне 96 и 192 ppm.При 250 В (на 1 мм толщины образца) ток утечки примерно в десять раз больше по сравнению с менее легированными образцами. Это означает, что алюминий оказывает пагубное влияние на рабочую область утечки варисторов. Более высокие значения тока создают дополнительную опасность, связанную с самонагревом. Как видно на рис. 3, температурный коэффициент удельного сопротивления ZnO отрицательный, и, следовательно, повышение температуры еще больше увеличивает ток. В конечном итоге это может вызвать тепловой пробой резистора.Показатели нелинейности, найденные на основе ВАХ, приведены в Таблице 3. Результаты показывают, что для образцов в исходном состоянии более высокое легирование алюминием снижает крутизну ВАХ в области утечки. Сравнение наклонов на ВАХ для образцов с различной концентрацией добавки четко указывает на нежелательное влияние легирования алюминием в области утечки и отсутствие эффекта в области проводимости. На рисунке 4 представлены типичные спектры TSDC для исследуемых сердечников варистора из ZnO.Три хорошо разделенных пика (α, β и γ) появляются в спектрах нелегированного материала варистора, а также материала варистора, который был слегка легирован алюминием (12, 24, 48 ppm). Это было интерпретировано как означающее, что низкотемпературный пик (α) может быть связан с захватом электронов в слоях между зернами ZnO [9]. Следующий пик (β) связан с захватом электронов на донорных уровнях в обедненной области барьеров Шоттки на границах зерен. Объемный заряд и миграция ионов вызывают последний пик (γ).В высоколегированных образцах на уровне 96 и 192 ppm отсутствует низкотемпературный пик в спектре TSDC. Это связано с захватом зерен и указывает на то, что добавка алюминия может влиять на процесс релаксации. Характерные значения как тока, так и температуры для трех спектральных характеристик в спектре TSDC новых образцов перечислены в таблице 4. Для сравнения, для определения энергий активации использовались три метода расчета.Метод начального подъема и метод Буччи [10, 11] дают существенно разные значения энергии активации. Расхождения вызваны различиями как в методах расчета, так и предполагаемыми упрощениями. Полученные значения перечислены в таблице 5. Во время процессов старения изменения напряжения на варисторе непрерывно отслеживались в течение 24 часов. На рисунке 5 представлен типичный результат для варистора, подвергнутого электротермическому старению. Наблюдается падение напряжения, подтверждающее наличие процессов деградации в образце.Удаление теплового фактора привело к восстановлению напряжения, а это означает, что варистор частично восстановил свои первоначальные свойства. Чтобы выяснить, какой фактор имеет решающее влияние и каков его характер, три образца были подвергнуты исключительно термическому старению при одинаковой температуре (115 ° C) и в течение одного и того же периода времени (24 часа). Для каждого образца исходные ВАХ сравнивались с таковыми, полученными после термического старения. Кривые были идентичны до и после процесса.Отсюда можно сделать вывод, что сам по себе тепловой фактор не вызывает ухудшения варистора, но ускоряет ухудшение, вызванное электрическим фактором. После электротермического старения параметры образцов были снова исследованы. Целью этих измерений была проверка чувствительности легирования алюминием и влияния примесей на процессы деградации в варисторах ZnO. Проведены измерения ВАХ, а также измерения TDSC.Выявлены изменения, связанные со старением. По ВАХ были получены показатели нелинейности в диапазоне 50 мкА – 1 А и характерные напряжения на 1 мм толщины образца. Значения приведены в таблице 6. На нелегированном образце хорошо видно влияние старения на ВАХ. Существенные изменения происходят как в области утечки, так и в области проводимости варистора. Старение привело к увеличению тока утечки и ухудшению показателя нелинейности образца.Деградация варистора также увеличивала сопротивление образца в области проводимости. Аналогичным образом вели себя легированные алюминием образцы в области утечки. После старения ток утечки заметно увеличивается. Однако при большем токе дегенерация выглядит иначе. Образцы с уровнями легирования 12, 24, 48 и 192 ppm не демонстрируют дегенеративных изменений в области проводимости. Образец, легированный на уровне 96 ppm, является исключением, демонстрируя следы дегенерации в этой области. Ухудшение не повлияло на значение характеристического напряжения.Независимо от уровня легирования характеристическое напряжение после старения оставалось на исходном уровне. Легирование алюминием улучшило стабильность коэффициента нелинейности. У нелегированного образца было наибольшее процентное падение коэффициента нелинейности после старения. Остальные образцы даже улучшили этот параметр по сравнению с исходными значениями. Однако нет никакой пропорциональности между процентными изменениями коэффициента и уровнем допирования. Образцы с легированием 12, 48 и 192 имеют наименьшее падение...

Варисторы: идеальное решение для защиты от перенапряжения

Чтобы просмотреть эту статью в формате PDF, нажмите здесь.

Новые правила, касающиеся защиты от перенапряжения, вынуждают инженеров искать решения, которые позволяют включать такую ​​защиту с минимальными затратами, особенно в чувствительных к стоимости потребительских товарах. В автомобильном секторе защита от перенапряжения также становится растущей необходимостью - благодаря быстрому росту количества электронного оборудования даже в самых простых серийных автомобилях в сочетании с общепризнанными проблемами относительно нестабильного напряжения питания и помех от системы зажигания транспортного средства.

Еще одним растущим рынком защиты от перенапряжения является телекоммуникационный сектор, где постоянное повышение уровня интеллекта в АТС и во всех сетях приводит к более широкому использованию чувствительных полупроводников, а строгие требования к времени безотказной работы и доступности означают, что высокая восприимчивость к сбоям в электроснабжении недопустима.

Решения для защиты от перенапряжения

Устройства защиты от перенапряжения защищают от скачков напряжения, вызванных электромагнитными эффектами, такими как молния или электростатический разряд, вызванный различными эффектами.По существу, защита от перенапряжения может применяться на входе сети для борьбы с помехами в электросети, внешними по отношению к рабочему оборудованию, или внутренними перенапряжениями, обычно вызываемыми переключением высокой индуктивной нагрузки.

Устройство защиты от перенапряжения может ослаблять переходные процессы путем фильтрации или отклонять переходные процессы, чтобы предотвратить повреждение нагрузки. Те, которые отклоняют переходной процесс, делятся на две большие категории: устройства с ломом, которые переключаются в режим очень низкого импеданса для короткого замыкания переходного процесса до тех пор, пока ток не снизится до низкого уровня; и зажимные устройства, ограничивающие напряжение до определенного уровня.Группа ломов включает устройства, запускаемые при пробое газового или изоляционного слоя, такие как устройства защиты воздушных зазоров, детекторы угольных блоков, газоразрядные трубки (GDT) или пробой диодов (BOD), или включение тиристора. ; к ним относятся тринисторы и перенапряжения, срабатывающие при перенапряжении.

Одним из преимуществ устройства ломового типа является то, что его очень низкий импеданс позволяет пропускать большой ток без рассеивания значительного количества энергии внутри устройства защиты. С другой стороны, существует ограниченная временная характеристика, когда устройство переключается или переходит в режим пробоя, во время которого нагрузка может подвергаться разрушительному перенапряжению.Другим ограничением является следование мощности, когда силовой ток от источника напряжения следует за импульсным разрядом. Этот ток не может быть отключен в цепи переменного тока, а сброс еще более ненадежен в приложениях постоянного тока.

Стабилитроны - или лавинные диоды - и резисторы, зависящие от напряжения (варисторы), отображают переменный импеданс в зависимости от тока, протекающего через устройство, или напряжения на его выводах. Они используют это свойство для ограничения перенапряжения на уровне, зависящем от конструкции и конструкции устройства.Характеристика импеданса, хотя и нелинейная, является непрерывной и не отображает временной задержки, например, связанной с искровым разрядом промежутка или срабатыванием тиристора. Само зажимное устройство прозрачно для источника питания и нагрузки при установившемся напряжении ниже уровня зажима.

Недорогие высокопроизводительные варисторы

Основная функция зажима - поглощать скачок перенапряжения за счет снижения его импеданса до такого уровня, чтобы падение напряжения на постоянно присутствующем последовательном импедансе было достаточно значительным, чтобы ограничить перенапряжение на «критических частях» до приемлемого уровня.Современные стабилитроны очень эффективны и наиболее близки к идеальным фиксаторам постоянного напряжения. Однако лавинное напряжение сохраняется в тонкой области перехода, что приводит к значительному тепловыделению. Следовательно, способность стабилитрона к рассеиванию энергии весьма ограничена.

Варистор, напротив, имеет нелинейный переменный импеданс. Разработчик варистора может управлять степенью нелинейности в широком диапазоне, используя новые материалы и конструктивные методы, которые расширяют диапазон применения варисторов.Например, варисторы теперь предлагают экономичное решение для низковольтной логики, требующей низкого уровня защиты и низкого тока в режиме ожидания, а также для линий электропередач переменного тока и приложений с высокой пропускной способностью.

По сравнению с диодами-подавителями переходных процессов, варисторы могут поглощать гораздо более высокие энергии переходных процессов и могут подавлять положительные и отрицательные переходные процессы. Кроме того, в отличие от устройств ломового типа время отклика варистора обычно меньше наносекунды, и устройства могут быть сконструированы так, чтобы выдерживать скачки до 70 000 А.У них большой срок службы по сравнению с диодами, а режим отказа варистора - короткое замыкание. Это предотвращает повреждение нагрузки, которое может произойти, если отказ схемы защиты не обнаружен. Варисторы обычно предлагают экономию по сравнению с устройствами ломового типа.

Работа варистора

Варисторы на основе оксида металла

или MOV обычно изготавливаются из спеченного оксида цинка с добавлением подходящей добавки. Каждая межкристаллитная граница отображает выпрямляющее действие и представляет собой определенный барьер напряжения.Когда они проводят, они образуют путь с низким сопротивлением для поглощения энергии скачков. Во время производства гранулы оксида цинка прессуются перед обжигом в течение контролируемого периода и температуры до тех пор, пока не будут достигнуты желаемые электрические характеристики. Поведение варистора определяется соотношением:

I = кВ α

где K и α - постоянные устройства.

K зависит от геометрии устройства. С другой стороны, a определяет степень нелинейности характеристики сопротивления и может контролироваться путем выбора материалов и применения производственных процессов.Высокое значение α означает лучший зажим; Технология оксида цинка позволила использовать варисторы с диапазоном от 15 до 30, что значительно выше, чем у устройств предыдущего поколения, таких как варисторы из карбида кремния. Поведение варистора V-I показано на рис. , рис. 1, , на котором выделены отдельные рабочие зоны варистора. Наклон защищенной области определяется параметром устройства β, который имеет обратную зависимость от a. Фактически, поведение варистора также можно описать соотношением:

V = CI β (инверсия I = KV α )

, где C также является константой устройства, зависящей от геометрии.

На рис. 1 также сравнивается характеристика варистора с характеристикой идеального устройства ограничения напряжения, которая будет отображать нулевой наклон, а также характеристику стабилитрона. Сравнение стабилитронов подчеркивает расширенную область защиты, которую варистор также предлагает для сопоставимых значений тока и мощности.

Критерии отбора

Для большинства приложений вы можете определить выбор, оценив четыре аспекта желаемого приложения:

1. Нормальные условия эксплуатации устройства или системы, а также подача постоянного или переменного напряжения . На рис. 2 показана блок-схема, которую можно использовать для определения необходимого номинального установившегося напряжения или рабочего напряжения.

Вы можете найти VDR различных размеров и напряжений в диапазоне от 8 В до 1000 В (среднеквадратичное) и более. Чем выше номинальное напряжение выбранного варистора по сравнению с нормальным рабочим напряжением цепи, тем выше его надежность с течением времени, поскольку устройство способно выдерживать большее количество импульсных токов без ухудшения характеристик.Недостатком является снижение уровня защиты, обеспечиваемой варистором с завышенными характеристиками. Следовательно, вы должны поддерживать следующее отношение:

Максимальное выдерживаемое напряжение защищаемого устройства> макс. напряжение фиксации варистора> макс. постоянное рабочее напряжение.

2. Определите повторяющийся пиковый ток . Фиг. 3 показывает блок-схему, которая может использоваться для определения повторяющегося пикового тока. Максимальные импульсные токи зависят от размера компонента и начинаются от нескольких сотен ампер до нескольких десятков килоампер (при стандартной форме волны 8/20 мкс).После того, как известен повторяющийся пиковый ток, вы можете рассчитать необходимое поглощение энергии в джоулях (ватт-секунда или Вт-с) для варистора.

3. Рассчитайте поглощение энергии . Есть два случая: один для постоянного и один для переменного тока. Энергетические характеристики доступных варисторов начинаются от нескольких джоулей до нескольких сотен джоулей.

Случай 1 - Расчет рассеяния постоянного тока: Мощность, рассеиваемая варистором, равна произведению напряжения и тока и может быть записана в виде:

W = I × V = C × I β +1

Когда коэффициент α = 30 (β = 0.033) мощность, рассеиваемая варистором, пропорциональна 31-й степени напряжения. Увеличение напряжения всего на 2,26% в этом случае удвоит рассеиваемую мощность. Следовательно, важно, чтобы подаваемое напряжение не превышало определенного максимального значения, иначе допустимое значение будет превышено. Более того, поскольку варисторы имеют отрицательный температурный коэффициент, при более высоком рассеивании (и, соответственно, при более высокой температуре) значение сопротивления будет уменьшаться, а рассеиваемая мощность увеличиваться еще больше.

Случай 2 - Расчет рассеяния переменного тока: Когда на варистор подается синусоидальное переменное напряжение, рассеивание рассчитывается путем интегрирования произведения VI. Подходящее выражение выглядит следующим образом:

Энергия в переходных процессах указана в Джоулях. Важно убедиться, что варистор способен без сбоев поглощать эту энергию в течение запланированного срока службы продукта или интервала замены. Когда устройство используется для защиты от переходных процессов, возникающих в результате индуктивного или емкостного разряда, таких как переключение двигателя, переходная энергия легко вычисляется.Однако если ожидается, что варистор будет защищать от переходных процессов, возникающих от внешних источников, величина переходного процесса обычно неизвестна, и необходимо применять метод аппроксимации. Это включает в себя расчет поглощенной энергии после определения переходного тока и напряжения, приложенных к варистору. Может применяться следующее уравнение:

E = Интеграл (все до V c (t) I (t) Δt) от 0 до Γ = KV c

Где I - пиковый ток, Vc - результирующее напряжение фиксации, t - длительность импульса, а K - константа коэффициента формы энергии, зависящая от формы волны тока.

4. Размер и стиль упаковки . При выборе размера и стиля упаковки необходимо учитывать электрические и механические аспекты. Это включает в себя определение требуемой мощности и амплитуд импульсных токов, а также определение того, предназначено ли устройство для защиты от исключительных скачков напряжения или от тех, которые вызваны повторяющимися событиями, будут учитываться в процессе выбора. Ожидаемое количество рассеиваемой энергии также будет влиять на это, и разработчики должны гарантировать, что размеры упаковки соответствуют физическим и механическим характеристикам продукта.Обычные форм-факторы обычно варьируются от дисков диаметром от нескольких миллиметров до 50 мм или блочных и прямоугольных типов для деталей, требующих высокой энергии.

Другими важными соображениями при выборе являются влияние индуктивности выводов и емкости устройства, которые также влияют на характеристики варистора в цепи и должны учитываться при выборе варистора. В обычных устройствах с выводами индуктивность вывода может замедлить быстрое срабатывание варистора до такой степени, что защита будет нарушена.

Моделирование варистора представляет собой шунтирующую емкость, которая может варьироваться от нескольких десятков пФ до нескольких нФ, в зависимости от размера и диапазона напряжения устройства. В зависимости от области применения наличие этой емкости может иметь незначительные последствия, быть желательным свойством или, в худшем случае, проблематичным. Например, в приложениях постоянного тока желательна большая емкость, которая может обеспечить определенную степень фильтрации и подавления переходных процессов. С другой стороны, это может препятствовать использованию варистора для защиты высокочастотных цепей.

Примеры приложений

Глядя на Рис. 4 , вы можете увидеть, как можно использовать варистор для защиты общей нагрузки от скачков напряжения, исходящих от источника питания. Собственный выходной импеданс источника питания в сочетании с импедансом варистора создает делитель потенциала, коэффициент которого зависит от импеданса варистора, чтобы защитить нагрузку. Вы можете увидеть альтернативное приложение на Рис. 5 . Без варисторной защиты измеренный пиковый ток через двигатель насоса, когда S замкнут, составляет 1 А.Таким образом, энергия, затрачиваемая на создание электромагнитного поля в индуктивности двигателя, составляет:

Без варисторной защиты начальный ток 1 А будет течь через тиристорный мост при размыкании S, и будет развиваться напряжение, достаточное для повреждения или разрушения тиристоров. На размыкающих контактах переключателя возникнет дуга. Но с варистором, вставленным в схему, пиковое напряжение, развиваемое на варисторе при размыкании переключателя S, составляет:

В = CMAX × Iβ = 600 В.

Тиристоры моста могут выдерживать это напряжение без повреждений. Полная энергия, возвращенная в схему, составляет 200 мДж. Из этих 200 мДж 15,1 мДж рассеивается в нагревателе, а 184,3 мДж рассеивается в варисторе. Варистор выдерживает более 10 5 переходных процессов, содержащих такое количество энергии. Для дополнительной информации, Рис. 6 показывает, как варисторы могут использоваться для подавления внутренне генерируемых всплесков в телевизионном приложении.

Новые пути развития

Варисторы

предлагают экономию затрат и преимущества в производительности по сравнению с устройствами защиты от перенапряжения ломового типа и фиксаторами на стабилитронах в широком диапазоне приложений.Усовершенствованные материалы и оптимизированная конструкция компонентов - особенно в области варисторов из оксида цинка - открыли новые области применения варисторов, особенно тех, которые требуют низкого уровня защиты и низкого тока в режиме ожидания.

В соответствии с доминирующим стремлением отрасли к миниатюризации и технологии поверхностного монтажа, появляются VDR в однослойных корпусах SMD, которые удовлетворяют средним возможностям обработки энергии в относительно небольшом объеме. Кроме того, там, где варисторы дискового типа занимают относительно большое пространство внутри корпуса, новые низкопрофильные варисторы уменьшают максимальную высоту над платой для такого устройства, сохраняя при этом эквивалентные возможности управления током.В дополнение к этому на рынке более широко используются варисторы сверхвысоких перенапряжений, способные предложить улучшенное соотношение импульсного тока к размеру и позволяют заменять большие компоненты меньшими устройствами с аналогичными характеристиками и надежностью.

Другие новые типы варисторов включают термопредохранитель для обеспечения предсказуемого «отказоустойчивого» поведения в случае ненормального использования. Дальнейшие направления развития включают варисторы, способные работать с температурами окружающей среды выше 125 ° C во всем диапазоне напряжений / импульсных перенапряжений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *