Как варистор защитит бытовую технику от молнии? SW19.ru

Удар молнии в соседнюю опору электропередач или просто рядом с вашим домом событие не очень приятное. Для мастера-электронщика работа в этом случае часто неблагодарная. Не рядовой случай, когда после всех объяснений и рассказов о целесообразности ремонта слышим в конце недовольное: «А почему так дорого?», «А я у другого мастера спросил и мне сказали, что сгореть должно было меньше» и всякий подобный бред жадины-профана, который не ценит чужой труд. Вариант, когда после вскрытия пациента наблюдаем пробитый «трансик» или обугленный варистор много приятнее для обеих сторон.

Современные полупроводники крайне чувствительны к превышениям допустимого напряжения и причина этого не только природные явления. Список причин можно продолжать — от доморощенного сварщика-соседа, до перекомутаций на линии. Нас больше интересует не сами причины, а как с ними бороться. Коротко об этом.

Начнём с исходных данных. Какой ток в розетке?

Смешной ответ: «220 вольт», — кому-то не режет слух. Вариант: «Переменный», — тоже не много лучше, потому как без нагрузки тока нет. А какое напряжение? Может быть уже и не 220 вольт – стандарт однако изменился.

Когда мы говорим о напряжении бытовой сети, то речь идёт о действующем значение переменного напряжения – 220 (230) В. Амплитудное значение будет больше приблизительно в 1.4 раза – 311 (325) В. Учитывая допуск в 10 процентов, получим допустимый разброс амплитуды — от 280 до 342 (292 — 358) вольт. Вот эти 358 В – законно допустимая амплитуда переменного напряжения в нашей розетке. Но и это не всё. Может меняться частота, а синусоида не всегда имеет правильную форму. Перенапряжения различной природы суровая реальность и их допустимые параметры тоже регламентируют.

И наша бытовая техника проектируется с учётом возможности эти перепады выдерживать (хотелось бы верить что это так).

Для этого в цепи питания ставят входные фильтры, разрядники, супрессоры и варисторы (первый эшелон защиты на входе радиоаппаратуры).

Входной LC-фильтр неотъемлемая часть любого импульсного БП (его отсутствие говорит о «качестве» изделия). Основное назначение – не пропускать высокочастотные помехи от работы самого БП в сеть.

Разрядник – устройство с искровым промежутком, может быть как элементом печатного монтажа так и отдельным устройством (газонаполненный, с элементами гашения дуги). Разрядники имеют относительно большое время срабатывания (несколько миллисекунд), при срабатывании искровой промежуток со временем увеличивается из-за обгорания контактов, имеют большой разброс параметров, которые к тому же сильно зависят от внешней среды.

Супрессор (он же защитный диод (стабилитрон), диодный предохранитель, TVS-диод, трансил). В цепи переменного тока используются симметричные супрессоры. При превышении порогового напряжения, внутреннее сопротивление супрессора резко падает. Результат зависит от мощности вредного импульса – нагреется и остынет или сгорит вместе с предохранителем.

Варистор Вольтамперная характеристика (ВАХ) очень похожа на ВАХ супрессора. Соответственно и принцип работы схож. Сопротивление варистора зависит от приложенного к нему напряжения. На участке малых токов (несколько миллиампер) варистор практически не влияет на работу защищаемого устройства. Защитные свойства он проявляет на участке больших токов – когда приложенное к нему напряжение превысит определённый порог.

При превышении этого порога, варистор резко уменьшает собственное сопротивление до десятков ом. Высокочастотные импульсы перенапряжения не проникают на вход устройства, а преобразуются в тепловую энергию нагрева самого варистора. Если энергия этих импульсов больше допустимой, то варистор закорачивает входную цепь и сгорает вместе с плавким предохранителем.

При возникновении высоковольтного импульса сопротивление варистора резко уменьшается до долей Ома и шунтирует нагрузку, защищая ее и рассеивая поглощенную энергию в виде тепла. При этом через варистор может протекать импульсный ток, достигающий нескольких тысяч ампер. Так как варистор практически безынерционен, то после исчезновения помехи его сопротивление вновь становится большим. Таким образом, включение варистора параллельно защищаемому устройству не влияет на работу последнего в нормальных условиях, но гасит импульсы опасного напряжения

Знания схемотехники входных цепей питания радиоаппаратуры и принципов работы элементов этих цепей несомненно нужны. Но обычному ремонтёру важнее знать как это проверить и чем заменить. Обугленный варистор потерял свою маркировку и вопрос что ставить взамен возникает не только у новичков (ведь цепи защиты бывают разные). Просто выпаять и забыть – не наш вариант!

Самый распространённый вариант – варистор на 470 вольт. Вспоминаем цифру сверху – 358 вольт в предполагаемом максимуме. Запас 112 вольт? Не совсем так. Варисторы имеют класс точности, и 10 процентов это лучший вариант. Считаем 20 процентов. Получаем возможный нижний предел напряжения срабатывания – 376 вольт. Теперь понятна логика производителя. Но и это не всё. Вариант ставим что есть на складе никто не отменял, главное, чтобы не было ложных срабатываний. Здесь необходимо понимание основного назначения варистора – защита от высоковольтных импульсных перенапряжений. Отвал нулевого провода в вашем доме и в результате неисправная аппаратура, а варистор целый — не редкость. Высоковольтные перенапряжения случайны и результат их воздействия непредсказуем. И если штатно варистор рассеивает высоковольтные импульсы, но когда-то наступает случай, что он не выдерживает мощности паразитного импульса и сгорает. Горит с переходом в проводящее состояние. По этой причине обязательна защита плавким предохранителем. Такая вот обязательная защита защиты.

На практике (особенно для себя любимого) лучше использовать варисторы на 390В или 430В постоянного напряжения. Воздействие высоковольтных импульсов очень не полезно для электролитов (а они чаще всего на 400В, а в дешевом ширпотребе даже на 350В).

Варисторы имеют достаточно большую емкость (до 50 нф), что ограничивает их применение на высоких частотах.

Как проверить варистор? Сразу напрашивается вариант собрать простейшую цепь из резистора для ограничения тока, варистора, нагрузки и повышающего трансформатора с возможностью регулирования напряжения. Важно выяснить точно напряжение перехода в проводящее состояние. Вариант проще – подключаем нашу цепочку к мегоометру с напряжением 500 вольт, и убеждаемся в срабатывании варистора. Косвенная проверка – измерить ёмкость варистора. Я не ошибся, именно ёмкость.

Маркировка на варисторе — это не всегда напряжение (иногда это условный код), а если и напряжение то не всегда одно и то же. Разные производители маркируют варисторы по-разному. Используются как максимальное значение рабочего действующего синусоидального напряжения (EPCOS), иногда действующее значение синусоидального напряжения при котором происходит отпирание варистора, а китайцы ставят постоянное напряжение отпирания. Надо обязательно читать документацию конкретного производителя.

Для примера: варистор EPCOS/TDK с маркировкой 241 это фактически аналог 431 у китайского TKS с маркировкой TVR оба отпираются постоянным напряжением около 430В.

Напряжение отпирания варистора величина не точная. Классический разброс составляет -15%…+20%. А у лучших производителей — не менее 10%. И зависимость от температуры никто не отменял.

Отличия варисторов от супрессоров.

Супрессор проигрывает варистору в поглощаемой энергии. Варистор тем и хорош, что тепло в нем выделяется по всей толщине материала и отсутствуют локальные перегревы. Супрессор обладает отличным быстродействием, но легко перегревается и выходит из строя при миллисекундных импульсах. Энергию варистор при коротких перенапряжениях, не рассеивает (не успевает), а поглощает.

Крутизна характеристики варистора довольно большая (но меньше чем у супрессоров).

Варисторы применяются в схемах с большой мощностью импульса, но относительно низким значением скорости его нарастания (крутизна фронта). К примеру, тиристорные преобразователи.

Супрессоры — в схемах с большей крутизной, но меньшей длительностью. Это преобразователи на основе IGBT или MOSFET-транзисторов. Работа транзисторов в ключевом режиме характеризуется малой длительностью выбросов напряжения (не более сотен нс; очень редко мкс), но при этом крутым фронтом импульса.

Стабилитроны тоже можно применять, то только в низковольтных транзисторных схемах с малыми скоростями изменения напряжения.

Короткие выводы:

1. Варисторы хорошо защищают сети питания радиоаппататуры от коротких высоковольтных выбросов напряжения, которые физически не поглощаются входными фильтрующими конденсаторами. Но не являются защитой от перенапряжений ниже напряжения открывания самого варистора.

2. Супрессоры хорошо использовать для защиты силовых ключей от переходных процессов и пиковых перенапряжений короткими импульсами.

3. При выборе варистора в качестве замены ориентируемся на напряжение открывания варистора. Обращать внимание на производителя, смотреть документацию по конкретному прибору.

4. Для защиты от перенапряжений в сети (не высоковольтных импульсных) хорошее решение применять ограничители напряжения и ограничители тока короткого замыкания (это для себя, а клиенту как совет).

P.S Всё, что выше никак не учебник и не претендует на полноту. Целенаправленно не перечислены все параметры рассмотренных элементов. Замечания на рассмотренную тему будут полезны не только автору.

варистор — это… Что такое варистор?

[от англ. vari(able) — переменный и (resi)stor — резистор], полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется при изменении приложенного напряжения. Используется в умножителях частоты, модуляторах, устройствах электрозащиты и поглощения перенапряжений и др.

ВАРИ́СТОР (от англ. vari(able) — переменный и (resi)stor — резистор), полупроводниковый резистор (см. РЕЗИСТОР), электрическое сопротивление которого изменяется при изменении приложенного напряжения. Варистор представляет собой электротехническое изделие, изготовленное из многофазных полупроводниковых материалов (см. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ).
Основной материал для изготовления варисторов — полупроводниковый карбид кремния (

см. КРЕМНИЯ КАРБИД) SiC. Кристаллы SiC размалывают до размера 40—300 мкм, и этот порошок используют в качестве основы варистора. Электропроводность порошка имеет нелинейный характер, однако она нестабильна, зависит от степени сжатия, крупности помола, меняется при тряске и т. п., поэтому порошок скрепляют связующим веществом. Порошкообразный карбид кремния и связующее вещество запрессовывают в форму и спекают. Если в качестве связующего вещества используют глину, то полученный материал называют тирит. Для изготовления тирита смесь 74% мелкоизмельченного карбида кремния и глины прессуется и обжигается при температуре 1270°С. Если используют жидкое стекло (75% SiO₂ + 24% Na ₂O + вода, то есть силикатный клей), то полученный материал, состоящий из 84% SiC и 16% связующего, называют вилит. Смесь для изготовления вилита прессуется и обжигается при температуре 380°С. При использовании в качестве связующего ультрафарфоровой связки получают лэтин, а прессованный углерод с кристаллическим кремнием называется силит.
Поверхность прессованного образца металлизируют и припаивают к ней выводы. Изменение электропроводности варистора с нарастанием напряжения на его выводах связано со сложными явлениями на контактах или на поверхности кристаллов. Например, уменьшение сопротивления с ростом напряжения в варисторах, изготовленных на основе карбида кремния, связано с падением сопротивления контактов между зернами SiC. Это происходит вследствие нелинейного роста тока через p-n- переходы, образующиеся на этих контактах, в результате автоэлектронной эмиссии на острых участках зерен и т. д.
Варисторы на основе карбида кремния имеют невысокий коэффициент нелинейности, порядка 5—7, поэтому в настоящее время для изготовления варисторов применяется оксид цинка с добавками оксидов висмута, кобальта, марганца, сурьмы и хрома. Технология его приготовления сложна, она включает раздельный размол компонентов, смешение со связкой, прессование, спекание с выжиганием связки, размол, вторичное спекание, вжигание электродов. В результате получается высококачественная керамика с высокой нелинейностью, величина которой составляет 50—70. Нелинейность варисторов на основе оксидных полупроводников связана не со свойствами кристаллитов, а со свойствами межкристаллитных прослоек и потенциальных барьеров на поверхности кристаллитов. Однако варисторы на основе оксида цинка менее стабильны при работе и хранении, чем варисторы из карбида кремния.
Нелинейные резисторы — варисторы — широко применяются в производстве вентильных разрядников, предназначенных для защиты электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений. Вентильные разрядники подразделяют на низковольтные и высоковольтные. Варисторы используется также в умножителях частоты, модуляторах, устройствах поглощения перенапряжений и др.

Варистор — это… Что такое Варистор?

        [англ. varistor, от vari (able) — переменный и (resi) stor — резистор], полупроводниковый Резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого изменяется не линейно и одинаково под действием как положительного, так и отрицательного напряжения. Для изготовления В. применяют порошкообразный карбид кремния (полупроводник) и связующее вещество (глину, жидкое стекло, лаки, смолы и др.), которые запрессовывают в форму и спекают в ней при температуре около 1700° С. Затем поверхность образца металлизируют и припаивают к ней выводы. Изменение электропроводности В. с нарастанием напряжения на его выводах связано со сложными явлениями на контактах или на поверхности кристаллов (замыкание контактных зазоров между зёрнами полупроводника, увеличение проводимости поверхностных оксидных плёнок в сильных электрических полях и их пробой, возрастание тока через электронно-дырочные переходы (См. Электронно-дырочный переход), образующиеся между зёрнами, и др.). Низковольтные В. изготавливают на рабочее напряжение от 3 до 200 в и ток от 0,1 ма до 1 а; высоковольтные В. — на рабочее напряжение до 20 кв. В. имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления. В. способны выдерживать значительные электрические перегрузки, просты и дёшевы, обладают высокой надёжностью, малой инерционностью (предельная рабочая частота до 500 кгц), но имеют значительный низкочастотный шум и меняют свои параметры со временем и при изменении температуры. Применяют для стабилизации и регулирования низкочастотных токов и напряжений, возведения в степень, извлечения корней и других математических действий над заданными величинами, для защиты от разрушения контактов вследствие перенапряжений в электрических цепях (например, высоковольтные линии передачи электроэнергии, линии связи, электрические приборы) и др.

         Лит.: Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д., Полупроводниковые приборы, М., 1966.

ВАРИСТОРЫ

Цель данной работы определение зависимости сопротивления варисторов от приложенного напряжения. Приборы и принадлежности: варистор, миллиамперметр, вольтметр, источник питания ВУП-2.

Краткая теория о варисторах

Варистор – это разновидность нелинейного полупроводникового резистора, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Его вольтамперная характеристика носит сильно нелинейный характер. Сопротивление варистора сильно уменьшается при достижении порогового напряжения. Благодаря этому варисторы широко используются для защиты от импульсных перенапряжений. Обычно варистор включается параллельно защищаемой нагрузке, при этом он должен быть рассчитан на номинальное напряжение питания данной нагрузки.

Если пороговое напряжение на варисторе не превышено он фактически является изолятором. Если порогового значения напряжения превышено, то сопротивление варистора резко падает. При этом варистор шунтирует нагрузку защищая ее от воздействия недопустимо высокого напряжения питания.

Как правило, в качестве порогового напряжения варистора указывается напряжение, при котором через него протекает ток в 1 мА. Когда пороговое напряжение превышено через варистор может протекать очень большой ток. Если перенапряжение в защищаемой цепи будет носить длительный характер, то варистор выйдет из строя. При длительном падении сопротивления варистора в цепи возникает короткое замыкание, что должно вызвать срабатывание предохранителя.

Описание экспериментальной установки

Измерительная цепь питается от источника постоянного регулируемого напряжения ВУП-2. Ток через терморезистор измеряется микроамперметром.

Рис.1. Электрическая принципиальная схема установки

Порядок выполнения работы

1. Собрать экспериментальную установку по рисунку 1. При выполнении, данном лабораторной работы используется лабораторный блок питания ВУП-2 (ВУП-1, ВУП-2М). Этот блок питания предназначен для питания ламповых электронных схем. На выходных клеммах блока питания ВУП-2 присутствует опасное для жизни постоянное напряжение до 350 В. Следует неукоснительно соблюдать правила техники безопасности. Все изменения в электрической схеме следует производить только при полностью обесточенной установке. Прикасаться к неизолированным токоведущим проводникам запрещается. При обесточивании установки не следует довольствоваться только отключением тумблера на передней панели блока питания. Следует извлечь штепсельную вилку блока питания из электрической розетки.
2. Снять зависимость сопротивления варистора от приложенного напряжения. Пороговое напряжение для используемого в лабораторной работе варистора составляет 120 В. Во избежание перегрузки блока питания и выхода из строя исследуемого варистора превышать это напряжение запрещается.
3. По результатам измерений построить вольтамперную характеристику варистора.

Практическая работа

Данная лабораторная работа посвящена варистору. В ней используется варистор на номинальное напряжение 120 В. Проще всего в продаже найти варисторы, рассчитанные на напряжение близкое к 220 В. В данном случае по соображениям безопасности использован варистор на минимальное напряжение (из тех, что удалось найти в продаже). 

Варистор закреплен на панели из оргстекла, затрудняющей случайное прикосновение к токоведущим частям.

Изменение сопротивления варистора отслеживается при помощи амперметра и вольтметра. В качестве источника высокого напряжения использован блок питания ВУП-2М, предназначенный для питания схем на электронных лампах.

Видно, что при напряжении около 100 В ток через варистор равен нулю.

Но уже при 115 В сопротивление варистора начинает снижаться.

Варистор плохо переносит длительную работу при напряжении близком к номинальному. После нескольких лабораторных работ подряд прибор явно деградировал. При этом варистор стал заметно проводить ток уже при напряжении 60-80 В. Материал предоставил Denev.

   Форум по теории

Что такое варистор? | Музей энергетики

 

Варистор — это резистор, зависящий от напряжения (VDR). Сопротивление варистора является переменным и зависит от приложенного напряжения. Их сопротивление уменьшается при увеличении напряжения. В случае чрезмерного повышения напряжения их сопротивление резко падает. Такое поведение делает их подходящими для защиты цепей во время скачков напряжения. Причины всплеска могут включать удары молнии и электростатические разряды. Наиболее распространенным типом VDR является металлооксидный варистор или MOV. Купить варистор можно тут https://radiodetali.com.ua/catalog/varistory-varikapy

Характеристики

Зависимый от напряжения резистор имеет нелинейно изменяющееся сопротивление, зависящее от приложенного напряжения. Сопротивление высокое в условиях номинальной нагрузки, но резко снижается при превышении порога напряжения, напряжения пробоя. Они часто используются для защиты цепей от чрезмерных переходных напряжений. Когда цепь подвергается воздействию переходного процесса высокого напряжения, варистор начинает проводить и зажимает переходное напряжение до безопасного уровня. Энергия входящего всплеска частично проводится и частично поглощается, защищая цепь.

Наиболее распространенным типом является MOV, или металлический оксидный варистор. Они построены из спеченной матрицы зерен оксида цинка (ZnO). Границы зерен обеспечивают характеристики полупроводника PN-перехода, аналогичные диодному переходу. Матрицу случайно ориентированных зерен можно сравнить с большой сетью диодов, соединенных последовательно и параллельно. Когда подается низкое напряжение, протекает очень мало тока, вызванного обратной утечкой через соединения. Однако при подаче высокого напряжения, которое превышает напряжение пробоя, соединения испытывают лавинный пробой и может протекать большой ток. Такое поведение приводит к нелинейным вольт-амперным характеристикам.

Соотношение между током (I) и напряжением (V) на клеммах обычно описывается как:

 

Вольт-амперные характеристики варистора

Важными параметрами выбора являются напряжение срабатывании, пиковый ток, максимальная энергия импульса, номинальное напряжение переменного / постоянного тока и ток в режиме ожидания. При использовании в линиях связи емкость также является важным параметром. Высокая емкость может действовать как фильтр для высокочастотных сигналов или вызывать перекрестные помехи, ограничивая доступную полосу пропускания линии связи.

Варисторы полезны для кратковременной защиты в случае больших скачков напряжения переходного процесса порядка 1-1000 микросекунд. Однако они не подходят для устойчивых всплесков напряжения. Если энергия переходного импульса в джоулях (Дж) слишком высока и значительно превышает абсолютные максимальные значения, они могут плавиться, гореть или взрываться.

Характеристики варисторы ухудшаются, когда подвергаются повторным скачкам. После каждого всплеска напряжение зажима MOV перемещается немного ниже, насколько это зависит от джоулевого значения MOV относительно импульса. Поскольку напряжение зажима падает все ниже и ниже, возможный режим отказа — это частичное или полное короткое замыкание. Такая ситуация может привести к пожару. Чтобы предотвратить опасность пожара, они часто соединяются последовательно с тепловым предохранителем, который отключает MOV в случае перегрева. Чтобы ограничить ухудшение, рекомендуется использовать настолько высокое напряжение, насколько позволяет защищенная цепь, чтобы ограничить степень воздействия скачков напряжения.

Использование

Нелинейные характеристики варистора делают их идеальными для использования в качестве устройств защиты от перенапряжений. Источниками переходных напряжений высокого напряжения могут быть, например, удары молнии, электростатические разряды или индуктивный разряд от двигателей или трансформаторов. Например, они часто используются в удлинителях сетевого фильтра. Специальные типы с низкой емкостью защищают линии связи. Эти VDR полезны для широкого спектра приложений, которые могут включать:

• Защита телефонных и других линий связи
• Радиосвязное оборудование подавление переходных процессов
• Сетевые фильтры
• Сетевые фильтры для кабельного телевидения
• Защита источника питания
• Микропроцессорная защита
• Электронное оборудование защиты
• Защита уровня платы низкого напряжения
• Подавитель скачков напряжения (TVSS)
• Защита автомобильной электроники
• Промышленная защита переменного тока высокой энергии

Наиболее важные типы:

Металлооксидный варистор. Описанный выше MOV представляет собой нелинейный варистор, состоящий из оксида цинка (ZnO).

Карбидокремниевый варистор — когда-то это был самый распространенный тип, прежде чем MOV появился на рынке. Эти компоненты используют карбид кремния (SiC). Они интенсивно используются в приложениях высокой мощности и высокого напряжения. Недостаток этих устройств заключается в том, что они потребляют значительный ток в режиме ожидания, поэтому для ограничения энергопотребления в режиме ожидания необходим последовательный разрыв.

Варистор, варисторная защита — принцип действия, применение

Варисторная защита, построенная на использовании полупроводниковых резисторов нелинейного типа, служит прекрасным средством для защиты от импульсных перенапряжений.

Варистор отличает резко-выраженная вольт-амперная характеристика нелинейного вида. Благодаря этому свойству с помощью варисторной защиты успешно решаются задачи по защите различных бытовых устройств и производственных объектов.

Принцип действия варистора

Варисторная защита подключается параллельно основному оборудованию, которое необходимо защитить. После возникновения импульса напряжения, благодаря наличию нелинейной характеристики, варистор шунтирует нагрузку и уменьшает величину сопротивления до нескольких долей Ома. Энергия, при перенапряжении, поглощается и рассеивается в виде тепла. Варистор как бы срезает импульс опасного перенапряжения, поэтому защищаемое устройство остается невредимым, что возможно даже с низким уровнем изоляции.

 

Рис. №1. Конструктивная схема варистора и его характеристика.

Условное обозначение варистора, например, СНI-1-1-1500. СН означает, нелинейное сопротивление, первая цифровое значение – материал, вторая – конструкцию ( 1- стержневой; 2 – дисковый), третья цифра – номер разработки, последняя цифра обозначает значение падения напряжения.

 

Таблица классификации варисторов

Конструктивные особенности варисторов

Наиболее технологически востребованные материалы для изготовления варистора оксид цинка или порошок карбида кремния, он позволяет успешно поглощать импульсы напряжения с высокоэнергетическими импульсами. Процесс изготовления строится на основе «керамической» технологии, которая заключается на запрессовке элементов с обжигом, установкой электродов, выводов и покрытие приборов электроизоляцией и влагозащитным слоем. Благодаря стандартной технологии варисторы можно делать по индивидуальному заказу.

Параметры варисторов

1. Номинальное классификационное напряжение Uкл – считается постоянным показателем, при этом значении через прибор проходит расчетный ток.
2. Максимально допустимое значение напряжения импульса, для варисторов стержневого типа входит в границы от 1,2 В до 2 В, для дисковых устройств в пределы от 3 до 4 В.
3. Коэффициент нелинейности β – он показывает отношение сопротивления варистора к постоянному току к его сопротивлению переменному току.
4. Быстродействие или время срабатывания, обозначает переход из высокоомного положения в низкоомное и может составить несколько нс, примерно, 25 нс.

 

Защита варисторами

Варисторы защитного типа, марок: ВР-2, ВР-2; СН2-1; СН2-2 рассчитаны на напряжение в границах от 68В до 1500 В, энергия рассеивания в диапазоне от 10 до 114 Дж, коэффициент нелинейности должен превышать значение 30.

Напряжение варисторов защитного класса удовлетворяет показателям максимально возможного пикового напряжения силовой связи, обязательно должно учитываться границы нестабильности напряжения до 10% и разброс величин классификационного напряжения в зависимости от технологических условий.

Uкл ≥ Uном *  *1,1 * 1,1

Для сети U = 220В, Uкл ≥ 375 В.

Для трехфазной сети напряжением Uном = 380 В; Uкл ≥ 650 В

Сфера применения варисторов

Приборы используются в устройствах стабилизирующих высоковольтные источники напряжения в телевизорах, для обеспечения стабильного протекания токов в отклоняющих катушках кинескопов, они используются для размагничивания цветных кинескопов и в системах автоматического регулирования.

Варистор применяется в конструкции сетевого фильтра, он производит блокировку импульса перенапряжения и осуществляет защиту и по фазной, и по нулевой цепи.

 

Рис. №2. Сетевой фильтр с использованием варисторной защиты от импульсных перенапряжений, современная защита может погасить выброс энергии до 3400 Дж, это условие обеспечивает защиту от любых экстренных неожиданных ситуаций.

Большое распространение варисторы получили в конструкции мобильных телефонов для предохранения их от статичного электричества.

Автомобильная электроника и телекоммуникационные сети, еще одна распространенная  сфера применения варисторов. Варисторы используются для люминесцентного освещения для защиты от перенапряжения ЭПРА.

Аналогом варисторной защиты служит молниезащита ОПН от перенапряжений и от гроз в высоковольтных цепях, на воздушных линиях и подстанциях.

Внутренняя электросеть в здании оборудуется шкафами от импульсных перенапряжений.

 

 

Рис. №3. ЩЗИП – щит от импульсного перенапряжения.

Конструктивная особенность защиты от перенапряжений в здании и размещения ее в щите.  Это разнос шины заземления и фазного провода на большое расстояние друг от друга более 1 метра.  Подборка элементов в шкафу и установка УЗИП  требует внимательного расчета и выбирается в индивидуальном порядке для каждой определенной электроустановки.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

устройство, принцип действия и назначение

Принцип работы варистора

Сейчас рассмотрим, принцип работы варистора и важные моменты, связанные с его применением и использованием.

Доброго времени! Уважаемые читатели сайта energytik.net, сегодня поговорим об уникальном элементе электронной цепи. Этот радиоэлемент схемы одновременно является и полупроводником и многоразовым предохранителем.

Изучать электронику и её ремонт с обслуживанием, правильно начинать с теоретических данных. Примите этот совет за основное правило, ко всей учебе.

Название элемента варистора, происходит от английского языка, впрочем, как и подавляющее большинство радиоэлементов. Дословно, можно перевести как, переменный резистор. На языке С. Джобса, пишется variable resistor, просто взяли из первого слова, первые четыре буквы, а из второго последние, вот и получилось слово, варистор.

Отличительным чертой и параметром сего изделия, является его ВАХ, проще выражаясь, вольт – амперная характеристика. Она у варистора, является не линейной, другими словами, резко меняется сопротивление, при подаче на него, большего, чем необходимого, для правильной работы аппаратуры напряжения.

Принцип работы варистора в электрической схеме

Начнём с того что, по сути он является резистором, и в нормальном режиме работы электроники, он имеет огромное, омическое сопротивление. Практически всегда, оно равняется порядка нескольких сотен мега Ом (МОм). Как только, на концах его выводов, напряжение достигает необходимого для защиты уровня, его сопротивление, резко уменьшается. После этого, его сопротивление не составляет и сотни Ом.

Когда сопротивление варистора, достигает совсем низкого значения и примерно равняется нулю, происходит короткое замыкание. В результате чего, перегорает предохранитель, который перед варистором в цепи фазы или нуля. Выходом из строя, предохранитель размыкает электрическую цепь и оставляет схему без напряжения.   Самое приятное, что после пропажи напряжения, варистор снова восстанавливается и готов к работе. Меняем предохранитель в схеме, и если вам сильно повезло, электронное устройство начинает полноценно и правильно функционировать. В схему, он включается параллельно источнику питания. На примере источника питания для компьютера, его ставят параллельно фазы и нуля, у варистора, всего два вывода.

Как выглядит и обозначается варистор на схеме

Графическое обозначение варисторов на принципиально электрической схеме, очень напоминает простой резистор. Через этот прямоугольник, проходит диагональная линия, на одном конце которой, располагается английская буква U, которая и обозначает напряжение. На схеме, буквенное обозначение варистора выполняется на английском языке и выглядит следующим образом RU.

Применение варисторов на практике.

Как вы уже поняли, задача варистора, сводится к защите электронике от высокого и скачкообразного напряжения в сети домашней электропроводки. Основное место установки варисторов, это первичные цепи электрооборудования. Вы их сразу можете увидеть в блоках питания компьютеров, пусковых системах для ламп дневного освещения, в народе именуемых, балластами.   В схемах, они принимают участие в стабилизации токов и напряжений, а так же их токов. Подобные аппараты, применяются и в линиях воздушных электропередачи, там их называют разрядниками, у них рабочие напряжение, составляет 20 000 вольт, прочтите статью по ссылки, расширите свой кругозор. Рабочий диапазон работы варисторов, достигает 200 вольт, начинается с совсем незначительного значения, равняется трём вольтам. Диапазон по токам, от 0,1 до 1 ампера, это касается низковольтных деталей. Прочтите следующие статью про маркировку и проверку варисторов.

Маркировка и выбор варистора

На практике, например, при ремонте электронного устройства приходится работать с маркировкой варистора, обычно она выполнена в виде:

20D 471K

Что это такое и как понять? Первые символы 20D — это диаметр. Чем он больше и чем толще — тем большую энергию может рассеять варистор. Далее 471 — это классификационное напряжение.

Могут присутствовать и другие дополнительные символы, обычно указывают на производителя или особенность компонента.

Теперь давайте разберемся как правильно выбрать варистор, чтобы он верно выполнял свою функцию. Чтобы подобрать компонент, нужно знать в цепи с каким напряжением и родом тока он будет работать. Например, можно предположить, что для защиты устройств, работающих в цепи 220В нужно применять варистор с классификационным напряжением немного выше (чтобы срабатывал при значительных превышениях номинала), то есть 250-260В. Это в корне не верно.

Дело в том, что в цепях переменного тока 220В — это действующее значение. Если не углубляться в подробности, то амплитуда синусоидального сигнала в корень из 2 раз больше чем действующее значение, то есть в 1,41 раза. В результате амплитудное напряжение в наших розетках равняется 300-310 В.

240*1,1*1,41=372 В.

Где 1,1 – коэффициент запаса.

При таких расчетах элемент начнет срабатывание при скачке действующего напряжения больше 240 Вольт, значит его классификационное напряжение должно быть не менее 370 Вольт.

Ниже приведены типовые номиналы варисторов для сетей переменного тока с напряжением в:

• 100В (100~120)– 271k;
• 200В (180~220) – 431k;
• 240В (210~250) – 471k;
• 240В (240~265) – 511k.

Проверка мультиметром

Неисправный стабилитрон влияет на напряжение стабилизации источника питания, что сказывается на работоспособности аппаратуры

Поэтому специалисту важно знать, как проверить стабилитрон мультиметром на исправность

Проверка производится аналогично диоду. Если включить мультиметр в режим измерения сопротивления, то при подключении к стабилитрону в прямом направлении (красный щуп к аноду) прибор покажет минимальное сопротивление, а в обратном — бесконечность. Это говорит об исправности полупроводника.

Аналогично выполняется проверка стабилитрона мультиметром в режиме проверки диодов. В этом случае в прямом направлении на экране высветится падение напряжения в районе 400-600 мВ. В обратном либо I, левой части экрана либо .0L, либо какой-то другой знак который говорит о «бесконечности» в измерениях.

На рисунке снизу представлена методика проверки мультиметром.

Если диод пробит, то он будет звониться в обе стороны. При этом цешка может показывать незначительное отклонение сопротивления от 0. Если р-n переход находится в обрыве, то независимо от направления включения показания прибора будут отсутствовать.

Аналогичным образом можно проверить стабилитрон, не выпаивая из схемы. Но в этом случае прибор будет всегда показывать сопротивление параллельно подключенных ему элементов, что в некоторых случаях сделает проверку таким образом невозможной.

Однако такая проверка китайским тестером не является полноценной, потому что проверка производится только на пробой, или на обрыв перехода. Для полной проверки необходимо собирать небольшую схему. Пример такой схемы для проверки напряжения стабилитрона вы можете увидеть в видео ниже.

Продукция

• Поиск продукции
• Новая продукция
• Регулирующая арматура для радиаторов
  • Ручные клапаны
  • Термостатические клапаны
  • Клапаны с увеличенным проходом
  • Клапаны с предварительной регулировкой
  • Динамические термостатические клапаны
  • Отсечные клапаны
  • Термостатические головки
  • Беспроводная система — Klimadomotic
  • Kомплекты для отопительных приборов
  • Kлапаны хромированные с глянцевым покрытием
  • Клапаны нижнего подключения для двухтрубных систем
  • Клапаны нижнего подключения для однотрубных систем
  • Зонды
  • Клапаны для стальных панельных радиаторов
  • Аксессуары для радиаторов
  • Комплектующие для радиаторных клапанов
• Коллекторы и коллекторные сборки
  • Распределительные коллекторы для отопления
  • Модульные коллекторы для отопления
  • Коллекторные узлы для отопления
  • Электротермические головки и термостатические головки с выносными датчиками темпратуры
  • Шкафы и кронштейны для коллекторов
  • Конечные элементы и аксессуары для коллекторов
  • Коллекторы для водоснабжения
  • Сборные и модульные коллекторы для водоснабжения
  • Шкафы и кронштейны для коллекторов
  • Запасные части коллекторов
• Шаровые краны
  • Шаровые краны для отопления и водоснабжения
  • Краны для водоснабжения
  • Шаровые краны для газа
  • Краны шаровые с фланцевым соединением
  • Краны с пресс-соединением
  • Дренажные краны
  • Краны хозяйственные
  • Аксессуары и запасные части
• Трубы и фитинги
  • Mеталлополимерные и полимерные трубы
  • Фитинги резьбовые компрессионные для многослойных и полимерных труб
  • Пресс-фитинги для многослойных и полимерных труб
  • Aдаптеры для полимерных и медных труб – фитинги для адаптеров
  • Фитинги для металлической трубы
  • Cгоны, ниппели, переходники
  • Система GX
  • Cистема Giacoqest
  • Комплектующие и инструменты
• Арматура гидравлической балансировки
  • Балансировочные клапаны
  • Редукторы давления и смесительные клапаны для водоснабжения
• Оборудование для котельных и тепловых пунктов
  • Фильтры и обратные клапаны
  • Воздухоотводные клапаны
  • Арматура котельных и тепловых пунктов
  • Задвижки
  • Затворы поворотные
  • Арматура для твердотопливных котлов
  • Группы быстрого монтажа для котельных
  • Комплектующие для групп быстрого монтажа
  • Смесительные и зональные клапаны
  • Арматура для дизельного топлива
  • Оборудование для солнечных систем
  • Узлы ГВС
  • Комплектующие для солнечных систем
• Системы панельного отопления, охлаждения, автоматика терморегулирования
  • Компоненты системы напольного отопления
  • Система напольного отопления без бетонной стяжки
  • Терморегулирующая автоматика — Klimadomotic
  • Терморегулирующая автоматика прямого действия
  • Терморегулирующая автоматика — KLIMAbus
  • Беспроводная автоматика Klimadomotic
  • Осушители воздуха
  • Универсальные котельные блоки
• Системы учета тепловой энергии и воды
  • Hепрямое измерение (распределители затрат)
  • Приборы прямого учета тепла и воды
  • Модули для удаленнной диспетчеризации M-BUS
  • Модули для беспроводной диспетчеризации
  • Коллекторные узлы для поквартирного учета
  • Узлы ввода
  • Малые тепловые пункты
  • Блоки в сборе для индивидуального учета
  • Комплектующие систем учета (шкафы, шаблоны, теплоизоляция)
• Скачать

Как работает варистор?

Принцип работы варистора достаточно прост. Рассмотрим ситуацию, когда варистор защищает от перенапряжения. В схему он включается параллельно защищаемой цепи. При нормальном режиме работы он имеет высокое сопротивление и протекающий через него ток очень мал. Он имеется свойства диэлектрика и не оказывает никакого влияния на работу схемы. При возникновении перенапряжения, варистор моментально меняет свое сопротивление с очень высокого, до очень низкого и шунтирует нагрузку. Известно, что ток идет по пути наименьшего сопротивления, поэтому варистор поглощает это перенапряжение и рассеивает эту энергию в атмосферу, в виде тепла. После того, как напряжение стабилизируется, сопротивление снова возрастает и варистор “запирается”. Надеюсь даже чайник понял принцип работы. Если что-то не ясно, рекомендуется ознакомиться с видео.

Будет интересно Что такое тепловое реле

Если напряжение будет выше того, которое может выдержать и рассеять варистор, то он выйдет из строя. Корпус его треснет либо развалиться на части. В некоторых случаях он может взорваться. Поэтому, в целях защиты основной схемы, рекомендуется ограждать его от основных компонентов защитным экраном либо монтировать его вне корпуса, особенно для высоковольтных схем. Как проверить варистор мультиметром – узнаете тут.

Как говорилось выше, варистор подключается параллельно нагрузке:

• В цепях переменного тока – фаза – фаза, фаза – ноль;
• В цепях постоянного тока – плюс и минус.

Так как варистор закорачивает цепь питания, перед ним всегда монтируется плавкий предохранитель. Несколько примеров схем включения варистора:

Применение в быту

Назначение варисторов — защита цепи при импульсах и перенапряжениях на линии. Это свойство позволило рассматриваемым элементам найти свое применение в качестве защиты:

• линий связи;
• информационных входов электронных устройств;
• силовых цепей.

В большинстве дешевых блоков питания не устанавливают никаких защит. А вот в хороших моделях по входу устанавливают варисторы.

Кроме того, все знают, что компьютер нужно подключать к питанию через специальный удлинитель с кнопкой — сетевой фильтр. Он не только фильтрует помехи, в схемах нормальных фильтров также устанавливают варисторы.

Часто электрики рекомендуют защитить китайские светодиодные лампы, установив варистор параллельно патрону. Также защищают и другие устройства, некоторые монтируют варистор в розетку или в вилку, чтобы обезопасить подключаемую технику.

Чтобы защитить всю квартиру — вы можете установить варистор на дин-рейку, в хороших устройствах в корпусе расположены настоящие мощные варисторы диаметром с кулак. Примером такого устройства является ОИН-1, который изображен на фото ниже:

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме статьи:

Наверняка вы не знаете:

• Какие бывают помехи в электросети
• Принцип работы УЗИП
• Как сделать сетевой фильтр своими руками
• Как проверить резистор в домашних условиях

Описание и принцип работы

В отличие от плавкого предохранителя или автоматического выключателя, который обеспечивает защиту от перегрузки по току, варистор обеспечивает защиту от перенапряжения посредством фиксации напряжения аналогично стабилитрону. Купить варистор на Алиэкспресс:

Слово «варистор» представляет собой сочетание слов VARI-able resi-STOR, используемыми для описания их режима работы еще в первые дни развития, который является немного неверным, так как варистор не может вручную изменять как, например потенциометр или реостат.

Но в отличие от переменного резистора, значение сопротивления которого можно вручную изменять между его минимальным и максимальным значениями, варистор автоматически изменяет значение своего сопротивления при изменении напряжения на нем, что делает его нелинейным резистором, зависящим от напряжения, или сокращенно VDR.

В настоящее время резистивный корпус варистора изготовлен из полупроводникового материала, что делает его типом полупроводникового резистора с неомическими симметричными характеристиками напряжения и тока, подходящими как для переменного, так и для постоянного напряжения.

Во многих отношениях варистор по размеру и конструкции похож на конденсатор, и его часто путают с ним. Однако конденсатор не может подавить скачки напряжения так же, как варистор. Когда к цепи прикладывается скачок высокого напряжения, результат обычно катастрофичен для цепи, поэтому варистор играет важную роль в защите чувствительных электронных схем от пиков переключения и перенапряжений.

Переходные скачки происходят из множества электрических цепей и источников независимо от того, работают ли они от источника переменного или постоянного тока, поскольку они часто генерируются в самой цепи или передаются в цепь от внешних источников. Переходные процессы в цепи могут быстро возрастать, увеличивая напряжение до нескольких тысяч вольт, и именно эти скачки напряжения должны быть предотвращены в чувствительных электронных схемах и компонентах.

Одним из наиболее распространенных источников переходных напряжений является эффект L (di / dt), вызываемый переключением индуктивных катушек и намагничивающими токами трансформатора, приложениями переключения двигателей постоянного тока и скачками напряжения при включении цепей флуоресцентного освещения или других скачков напряжения питания.

Диагностика

Чтобы проверить данное электронное устройство, используют специальное оборудование, которое называется тестером. Итак, для проведения испытания понадобится варистор, принцип работы которого заключается в изменении параметров сопротивления, и тестирующее устройство. Перед его началом необходимо включить устройство и переключить в режим сопротивления. Только тогда аппарат будет отвечать всем необходимым техническим требованиям, и величина сопротивления будет огромной.

Перед началом проведения испытаний необходимо проверить техническое состояние прибора. В первую очередь следует посмотреть на его внешний вид. На приборе не должно быть трещин, а также признаков того, что он сгорел. Не стоит относиться к осмотру аппарата халатно, так как любая небольшая поломка может привести к возникновению неприятных обстоятельств.

Варисторы: применение

Такие приборы играют важную роль в жизни человека.

Из всего вышеперечисленного можно сказать, что варистор, принцип работы которого заключается в защите электроники от высокого напряжения в сети, помогает предотвратить поломку многих электрических приборов и сохранить проводку в целостности. Основным местом являются электрические цепи в различном оборудовании. Например, они встречаются в пусковых элементах освещения, которые еще называются балластами. Также устанавливаются в электрических схемах специальные варисторы, применение которых необходимо для стабилизации напряжения и тока.

Такие устройства используются еще в линиях электропередач. Но там они называются разрядниками, рабочее напряжение которых составляет более двадцати тысяч вольт.

Варисторы могут работать в большом диапазоне напряжения, который начинается с совсем маленького значения в 3 В, и заканчивается 200 В. Что касается силы тока элемента, то здесь диапазон составляет от 0,1 до 1 А. Такие показатели тока действительны только для низковольтного технического оборудования.

Применение варисторов в схемах защиты

Исходя из свойств элемента, логично применять его в цепях обхода основной электросхемы. При повышении питающего напряжения, варистор выступит в роли своеобразного шунта.

При импульсном (несколько миллисекунд) скачке напряжения, основной ток пройдет в обход схемы. При восстановлении параметров – электропитание цепи мгновенно возобновится.

Простейший пример – варистор подключается параллельно питанию в удлинителе с защитой. При скачке напряжения, элемент фактически формирует короткое замыкание, и срабатывает защитный автомат. Чаще всего в подобных схемах применяются варисторы типа TVR 14561.

Принцип действия

Варистор — это полупроводниковый прибор с симметричной нелинейной вольтамперной характеристикой. По ее форме можно сделать вывод о том, что варистор работает и в переменном и в постоянном токе. Рассмотрим её подробнее.

В нормальном состоянии ток через варистор предельно мал, его называют током утечки. Его можно рассматривать как диэлектрический компонент с определенной электрической емкостью и можно говорить, что он не пропускает ток. Но, при определенном напряжении (на картинке это + — 60 Вольт) он начинает пропускать ток.

Другими словами, принцип работы варистора в защитных цепях напоминает разрядник, только в полупроводниковом приборе не возникает дугового разряда, а изменяется его внутреннее сопротивление. При уменьшении сопротивления, ток с единиц микроампер возрастает до сотен или тысяч Ампер.

Условное графическое изображение варистора в схемах:

Обозначение элемента на схемах напоминает обычный резистор, но перечеркнутый по диагонали линией, на которой может быть нанесена буква U

Чтобы найти на плате или в схеме этот элемент – обращайте внимание на подписи, чаще всего они обозначаются, как RU или VA

Внешний вид варистора:

Варистор устанавливают параллельно цепи для ее защиты. Поэтому при импульсе напряжения защищаемой цепи — энергия поступает не в устройство, а рассеивается в виде тепла на варисторе. Если энергия импульса слишком велика — варистор сгорит. Но понятие сгорит размазано, варианта развития два. Либо варистор просто разорвет на части, либо его кристалл разрушится, а электроды замкнутся накоротко. Это приведет к тому, что выгорят дорожки и проводники, или произойдет возгорание элементов корпуса и других деталей.

Чтобы этого избежать перед варистором, последовательно со всей цепью на сигнальный или питающий провод устанавливают предохранитель. Тогда в случае сильного импульса напряжения и долговременного срабатывания или перегорания варистора сгорит и предохранитель, разорвав цепь.

Если сказать вкратце, для чего нужен такой компонент — его свойства позволяют защитить электрическую цепь от губительных всплесков напряжения, которые могут возникать как на информационных линиях, так и на электрических линиях, например, при коммутации мощных электроприборов. Мы обсудим этот вопрос немного ниже.

Применение приборов

Варисторы применяются для защиты электронных устройств от скачкообразного напряжения, амплитуда которого превышает номинальное значение питания. Благодаря применению в блоках питания полупроводникового резистора, появляется возможность избежать множества поломок, которые могут вывести электронику из строя. Широкое применение варистор получил и в схеме балласта, который применяется в элементах освещения.

В некоторых стабилизаторах величин напряжения и тока также используются специализированные полупроводниковые резисторы, а варисторы-разрядники с напряжением более 20 кВ применяются для стабилизации питания в линиях электропередач. Его можно подключить также и в схему проводки (схема 1), защитив ее от перегрузок и недопустимых амплитудных значений тока и напряжения. При перегрузке проводки происходит ее нагрев, который может привести к пожару.

Схема 1 — Подключение варистора для сети 220В.

Низковольтные варисторы работают в диапазоне напряжения от 3 В до 200 В с силой тока от 0,1 до 1 А. Они применяются в различной аппаратуре и ставятся преимущественно на входе или выходе источника питания. Время их срабатывания составляет менее 25 нс, однако этой величины для некоторых приборов недостаточно и в этом случае применяются дополнительные схемы защиты.

Однако технология их изготовления не стоит на месте, поскольку фирма «S+М Eрсоs» создала радиоэлемент с временем срабатывания менее 0,5 нс. Этот полупроводниковый резистор изготовлен по smd-технологии. Конструкции дискового исполнения обладают более высоким временем срабатывания. Многослойные варисторы (CN) являются надежной защитой от статического электричества, которое может вывести из строя различную электронику. Примером использования является производство мобильных телефонов, которые подвержены воздействию статических разрядов. Этот тип варисторов также получили широкое применение в области компьютерной технике, а также в высокочувствительной аппаратуре.

Как маркируется варистор?

На сегодняшний день можно встретить разные обозначения этих приборов. Каждый производитель вправе устанавливать ее самостоятельно. Маркировки различаются, потому что технические характеристики варисторов отличаются друг от друга. Примерами могут служить такие показатели, как допустимое напряжение или необходимый уровень тока.

В настоящее время каждый производитель устанавливает свою маркировку на эти типы приборов. Это объясняется тем, что производимые приборы имеют разные технические характеристики. Например, предельно допустимое напряжение или необходимый для функционирования уровень тока. Наиболее популярная маркировка – CNR, к которой прикрепляется такое обозначение, как 07D390K. Что же это значит? Итак, само обозначение CNR указывает на вид прибора. В этом случае варистор является металлооксидным.

Далее, 07 – это размер устройства в диаметре, то есть равный 7 мм. D – дисковое устройство, и 390 – максимально допустимый показатель напряжения.

Продукция

• Поиск продукции
• Новая продукция
• Регулирующая арматура для радиаторов
  • Ручные клапаны
  • Термостатические клапаны
  • Клапаны с увеличенным проходом
  • Клапаны с предварительной регулировкой
  • Динамические термостатические клапаны
  • Отсечные клапаны
  • Термостатические головки
  • Беспроводная система — Klimadomotic
  • Kомплекты для отопительных приборов
  • Kлапаны хромированные с глянцевым покрытием
  • Клапаны нижнего подключения для двухтрубных систем
  • Клапаны нижнего подключения для однотрубных систем
  • Зонды
  • Клапаны для стальных панельных радиаторов
  • Аксессуары для радиаторов
  • Комплектующие для радиаторных клапанов
• Коллекторы и коллекторные сборки
  • Распределительные коллекторы для отопления
  • Модульные коллекторы для отопления
  • Коллекторные узлы для отопления
  • Электротермические головки и термостатические головки с выносными датчиками темпратуры
  • Шкафы и кронштейны для коллекторов
  • Конечные элементы и аксессуары для коллекторов
  • Коллекторы для водоснабжения
  • Сборные и модульные коллекторы для водоснабжения
  • Шкафы и кронштейны для коллекторов
  • Запасные части коллекторов
• Шаровые краны
  • Шаровые краны для отопления и водоснабжения
  • Краны для водоснабжения
  • Шаровые краны для газа
  • Краны шаровые с фланцевым соединением
  • Краны с пресс-соединением
  • Дренажные краны
  • Краны хозяйственные
  • Аксессуары и запасные части
• Трубы и фитинги
  • Mеталлополимерные и полимерные трубы
  • Фитинги резьбовые компрессионные для многослойных и полимерных труб
  • Пресс-фитинги для многослойных и полимерных труб
  • Aдаптеры для полимерных и медных труб – фитинги для адаптеров
  • Фитинги для металлической трубы
  • Cгоны, ниппели, переходники
  • Система GX
  • Cистема Giacoqest
  • Комплектующие и инструменты
• Арматура гидравлической балансировки
  • Балансировочные клапаны
  • Редукторы давления и смесительные клапаны для водоснабжения
• Оборудование для котельных и тепловых пунктов
  • Фильтры и обратные клапаны
  • Воздухоотводные клапаны
  • Арматура котельных и тепловых пунктов
  • Задвижки
  • Затворы поворотные
  • Арматура для твердотопливных котлов
  • Группы быстрого монтажа для котельных
  • Комплектующие для групп быстрого монтажа
  • Смесительные и зональные клапаны
  • Арматура для дизельного топлива
  • Оборудование для солнечных систем
  • Узлы ГВС
  • Комплектующие для солнечных систем
• Системы панельного отопления, охлаждения, автоматика терморегулирования
  • Компоненты системы напольного отопления
  • Система напольного отопления без бетонной стяжки
  • Терморегулирующая автоматика — Klimadomotic
  • Терморегулирующая автоматика прямого действия
  • Терморегулирующая автоматика — KLIMAbus
  • Беспроводная автоматика Klimadomotic
  • Осушители воздуха
  • Универсальные котельные блоки
• Системы учета тепловой энергии и воды
  • Hепрямое измерение (распределители затрат)
  • Приборы прямого учета тепла и воды
  • Модули для удаленнной диспетчеризации M-BUS
  • Модули для беспроводной диспетчеризации
  • Коллекторные узлы для поквартирного учета
  • Узлы ввода
  • Малые тепловые пункты
  • Блоки в сборе для индивидуального учета
  • Комплектующие систем учета (шкафы, шаблоны, теплоизоляция)
• Скачать

Оцените статью:

Варистор | Металлооксидный варистор

Обзор варистора

Чтобы гарантировать надежную работу, подавление переходных напряжений следует учитывать на ранних этапах процесса проектирования. Это может быть сложной задачей, поскольку электронные компоненты все более чувствительны к паразитным электрическим переходным процессам. Разработчик должен определить типы временных угроз и определить, какие приложения необходимы, соблюдая нормы и стандарты продуктового агентства.

Варисторы

все чаще используются в качестве передового решения для защиты от импульсных перенапряжений.Littelfuse предоставляет разработчикам знания и опыт и предлагает на выбор самый широкий спектр технологий защиты цепей.

Варисторы

Littelfuse доступны в различных формах для широкого спектра применений. Опции включают в себя сверхмалые многослойные подавители (MLV) для поверхностного монтажа для небольших электронных устройств, а также традиционные металлооксидные варисторы (MOV) среднего уровня и осевые металлооксидные варисторы для защиты небольшого оборудования, источников питания и компонентов.Littelfuse также предлагает более крупные MOV с клеммным креплением для промышленного применения.

— более поздняя инновация в линейке продуктов Littelfuse, MLV адресована определенной части спектра переходных напряжений — среде на уровне печатной платы, где, несмотря на меньшую энергию, переходные процессы от электростатического разряда, индуктивного переключения нагрузки и даже остатков грозовых перенапряжений могли бы в противном случае достигают чувствительных интегральных схем. Каждое из этих событий может относиться к электромагнитной совместимости продукта (ЭМС) или к его невосприимчивости к переходным процессам, которые могут вызвать повреждение или неисправность.

Littelfuse предлагает пять различных версий MLV, включая подавитель электростатических разрядов серии MHS ​​для высоких скоростей передачи данных, серию ML, которая поддерживает самый широкий диапазон приложений, серию MLE, предназначенную для электростатического разряда с одновременным обеспечением функций фильтрации, серию MLN Quad Array в 1206 и 0805 микросхема и серия AUML, предназначенная для определенных переходных процессов, встречающихся в автомобильных электронных системах.

Накладные устройства MOV (металл-оксидный варистор) упрощают процесс сборки SMT и решают проблему ограничения места на печатной плате.Они подходят для пайки оплавлением и волной пайки и включают серии CH, SM7, SM20, MLE, MHS, ML и MLN.

Традиционные устройства MOV (металлооксидный варистор) с радиальным сквозным отверстием доступны в диаметрах 5 мм, 7 мм, 10 мм, 14 мм, 20 мм и 25 мм. Они подходят для обеспечения защиты от перенапряжения в широком спектре приложений и включают в себя серии C-III, iTMOV, LA, TMOV, RA, UltraMOV, UltraMOV25S и ZA.

Варисторы неизолированные дисковые — промышленные высокоэнергетические элементы. Они разработаны для специальных применений, требующих уникальных электрических контактов или методов упаковки, о которых просили заказчики.Ограничители импульсных перенапряжений серии CA представляют собой промышленные высокоэнергетические дисковые варисторы (MOV), предназначенные для специальных применений, требующих уникальных электрических контактов или методов упаковки, предоставляемых заказчиком.

Термозащитные металлооксидные варисторы (TMOV)

разработаны с учетом требований UL 1449 к аномальным перенапряжениям. Их можно припаять волной припоя без каких-либо специальных или дорогостоящих процессов сборки и включают серии iTMOV, TMOV, TMOV25S и TMOV34S.

Промышленные высокоэнергетические варисторы обеспечивают гораздо более высокие показатели перенапряжения и энергопотребления, чем обычные MOV (металлооксидные варисторы), а также имеют различные клеммы для различных требований и условий сборки.К ним относятся серии BA, BB, CA, DA, HA, HB34, HC, HF34, HG34, TMOV34S, UltraMOV25S, C-III, FBMOV и TMOV25S.

Специальные варисторы

(металлооксидные варисторы) доступны в уникальной форме и обладают различным диапазоном напряжения и характеристиками перенапряжения. К ним относятся серии C-III, FBMOV, MA и RA.

Интегрированные варисторы состоят из конструктивного блока варистора (MOV) на 40 кА со встроенным термически активируемым элементом. Эти устройства признаны UL как независимые SPD типа 1.

Термозащищенный и нефрагментирующий варистор серии Littelfuse FBMOV представляет собой новую разработку в области защиты цепей. Он состоит из блока варистора (MOV) на 40 кА со встроенным термически активируемым элементом, предназначенным для размыкания в случае перегрева из-за аномального перенапряжения и условий ограничения тока.

Установки

Littelfuse для устройств PolySwitch сертифицированы по ISO / TS 16949: 2009 и ISO 9001: 2008.

Введение в систему подавления перенапряжения

Переходные процессы напряжения определяются как кратковременные скачки электрической энергии и являются результатом внезапного высвобождения энергии, которая была ранее сохранена или вызвана другими способами, такими как большие индуктивные нагрузки или удары молнии.В электрических или электронных схемах эта энергия может выделяться предсказуемым образом посредством контролируемых переключающих действий или произвольно индуцироваться в цепи от внешних источников.

Повторяющиеся переходные процессы часто вызваны работой двигателей, генераторов или переключением компонентов реактивной цепи. С другой стороны, случайные переходные процессы часто вызываются молнией (рис. 1) и электростатическим разрядом (ESD) (рис. 2). Молнии и электростатические разряды обычно возникают непредсказуемо, и для их точного измерения может потребоваться тщательный мониторинг, особенно если они индуцируются на уровне печатной платы.Многочисленные группы по разработке стандартов на электронику проанализировали возникновение переходных напряжений с использованием общепринятых методов мониторинга или тестирования. Ключевые характеристики нескольких переходных процессов показаны ниже в таблице 1.

Рис. 1. Форма волны переходного процесса при молнии

	НАПРЯЖЕНИЕ	ТОК	ВРЕМЯ НАСТРОЙКИ	ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
Освещение	25 кВ	20кА	10 мкс	1 мс
Переключение	600 В	500A	50 мкс	500 мс
ЭМИ	1 кВ	10A	20 нс	1 мс
ESD	15 кВ	30A	<1 нс	100 нс

Таблица 1.Примеры кратковременных источников и магнитуды

Характеристики скачков напряжения в переходных процессах

Пики напряжения переходного процесса обычно имеют форму волны «двойной экспоненты», показанную на Рисунке 1 для молнии и на Рисунке 2 для ESD. Время экспоненциального нарастания молнии находится в диапазоне от 1,2 мкс до 10 мкс (по существу, от 10% до 90%), а продолжительность находится в диапазоне от 50 мкс до 1000 мкс (50% пиковых значений). С другой стороны, ESD — это событие гораздо меньшей продолжительности. Время нарастания было охарактеризовано как менее 1 нс.Общая продолжительность составляет примерно 100 нс.

Рис. 2. Форма сигнала ESD-теста

Почему переходные процессы вызывают все большее беспокойство?

Миниатюризация компонентов привела к повышенной чувствительности к электрическим нагрузкам. Например, микропроцессоры имеют структуры и токопроводящие дорожки, которые не способны выдерживать высокие токи от переходных процессов электростатического разряда. Такие компоненты работают при очень низких напряжениях, поэтому нарушения напряжения необходимо контролировать, чтобы предотвратить прерывание работы устройства и скрытые или катастрофические отказы.Чувствительные устройства, такие как микропроцессоры, внедряются с экспоненциальной скоростью. Микропроцессоры начинают выполнять невидимые ранее прозрачные операции. Все, от бытовой техники, такой как посудомоечные машины, до промышленных устройств управления и даже игрушек, расширило использование микропроцессоров для повышения функциональности и эффективности.

В настоящее время в автомобилях используется множество электронных систем для управления двигателем, климатом, тормозами и, в некоторых случаях, системами рулевого управления. Некоторые из нововведений предназначены для повышения эффективности, но многие из них связаны с безопасностью, например, системы ABS и контроля тяги.Многие функции бытовой техники и автомобилей используют модули, которые представляют временные угрозы (например, электродвигатели). Не только окружающая среда в целом является враждебной, но и оборудование или устройства также могут быть источниками угроз. По этой причине тщательная разработка схемы и правильное использование технологии защиты от перенапряжения значительно улучшат надежность и безопасность конечного приложения. В таблице 2 показаны уязвимости различных компонентных технологий.

Тип устройства	Уязвимость (вольт)
VMOS	30-1800
МОП-транзистор	100-200
GaAsFET	100-300
СППЗУ	100
JFET	140-7000
КМОП	250-3000
Диоды Шоттки	300-2500
Биполярные транзисторы	380-7000
SCR	680-1000

ТАБЛИЦА 2.ДИАПАЗОН УЯЗВИМОСТИ УСТРОЙСТВА.

Сценарии переходного напряжения

ESD (электростатический разряд)

Электростатический разряд характеризуется очень быстрым временем нарастания и очень высокими пиковыми напряжениями и токами. Эта энергия является результатом дисбаланса положительных и отрицательных зарядов между объектами.

Ниже приведены некоторые примеры напряжений, которые могут возникать в зависимости от относительной влажности (RH):

• Ходьба по ковру:
  35 кВ при относительной влажности = 20%; 1.5 кВ при относительной влажности = 65%
• Ходьба по виниловому полу:
  12кВ при относительной влажности = 20%; 250 В при относительной влажности 65%
• Рабочий у верстака:
  6кВ при относительной влажности = 20%; 100 В при относительной влажности 65%
• Виниловые конверты:
  7кВ при относительной влажности = 20%; 600 В при относительной влажности 65%
• Полиэтиленовый мешок, взятый со стола:
  20кВ при относительной влажности = 20%; 1,2 кВ при относительной влажности = 65%

Обращаясь к таблице 2 на предыдущей странице, можно увидеть, что электростатический разряд, генерируемый повседневной деятельностью, может намного превзойти порог уязвимости стандартных полупроводниковых технологий.На рисунке 2 показана форма волны электростатического разряда, как определено в спецификации испытаний IEC 61000-4-2.

Индуктивное переключение нагрузки

Коммутация индуктивных нагрузок приводит к возникновению переходных процессов с высокой энергией, величина которых возрастает с увеличением нагрузки. Когда индуктивная нагрузка отключена, коллапсирующее магнитное поле преобразуется в электрическую энергию, которая принимает форму двойного экспоненциального переходного процесса. В зависимости от источника, эти переходные процессы могут достигать сотен вольт и сотен ампер с длительностью до 400 мс.

Типичные источники индуктивных переходных процессов:

• Генератор
• Двигатель
• Реле
• Трансформатор

Эти примеры чрезвычайно распространены в электрических и электронных системах. Поскольку размеры нагрузок меняются в зависимости от приложения, форма волны, продолжительность, пиковый ток и пиковое напряжение — все это переменные, которые существуют в реальных переходных процессах. После того, как эти переменные могут быть аппроксимированы, можно выбрать подходящую технологию подавления.

Рисунок 3. Автомобильная разгрузка

Переходные процессы, индуцированные молнией

Хотя прямой удар явно разрушителен, переходные процессы, вызванные молнией, не являются результатом прямого удара. Когда происходит удар молнии, это событие создает магнитное поле, которое может вызвать переходные процессы большой величины в близлежащих электрических кабелях.

На рис. 4 показано, как удар от облака к облаку повлияет не только на кабели RHead, но и на проложенные кабели.Даже при ударе на расстоянии 1 мили (1,6 км) в электрических кабелях может возникнуть напряжение 70 В.

Рис. 4. Удар молнии из облака в облако

На рис. 5 на следующей странице показан эффект удара облака о землю: эффект, вызывающий переходные процессы, намного больше.

Рис. 5. Удар молнии между облаками и землей

На рисунке 6 показана типичная форма волны тока для наведенных помех от молнии.

Рис. 6. Форма тестового сигнала пикового импульсного тока

Технологические решения для временных угроз

Из-за различных типов переходных процессов и приложений важно правильно согласовать решение по подавлению с различными приложениями.Littelfuse предлагает широчайший спектр технологий защиты цепей, чтобы гарантировать, что вы получите правильное решение для вашего приложения. Пожалуйста, обратитесь к нашей онлайн-библиотеке заметок по применению и заметок по дизайну для получения дополнительной информации о типичных проблемах проектирования, встречающихся на https://www.littelfuse.com.

Металлооксидные варисторы и многослойные варисторы

Варисторы — это нелинейные устройства, зависящие от напряжения, которые имеют электрические характеристики, аналогичные последовательно соединенным стабилитронам.Они состоят в основном из Z _N O с небольшими добавками других оксидов металлов, таких как висмут, кобальт, магнез и другие. Металлооксидный варистор или «MOV» спекается во время производственной операции в керамический полупроводник и приводит к кристаллической микроструктуре, которая позволяет MOV рассеивать очень высокие уровни переходной энергии по всей массе устройства. Следовательно, MOV обычно используются для подавления молний и других переходных процессов с высокой энергией, которые встречаются в промышленных приложениях или линиях переменного тока.Кроме того, MOV используются в цепях постоянного тока, таких как источники питания низкого напряжения и автомобильные приложения. Их производственный процесс допускает использование множества различных форм-факторов, наиболее распространенным из которых является диск с радиальными выводами.

Многослойные варисторы или MLV

изготовлены из материала Z _N O, аналогичного стандартным MOV, однако они изготовлены с переплетенными слоями металлических электродов и поставляются в безвыводных керамических корпусах. Как и в случае стандартных MOV, многослойные устройства переходят из состояния с высоким импедансом в состояние проводимости при воздействии напряжений, превышающих их номинальное напряжение.MLV имеют чипы различных размеров и способны генерировать значительную импульсную энергию для своего физического размера. Таким образом, подавление линии передачи данных и источника питания достигается с помощью одной технологии.

Следующие параметры применимы к варисторам и / или многослойным варисторам и должны быть поняты разработчику схем, чтобы правильно выбрать устройство для данного применения.

Введение в варисторную технологию

Корпус варистора состоит из матрицы проводящих зерен Z _N O, разделенных границами зерен, обеспечивающих полупроводниковые характеристики P-N перехода.Эти границы несут ответственность за блокировку проводимости при низких напряжениях и являются источником нелинейной электропроводности при более высоких напряжениях.

РИСУНОК 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВОГО ВАРИСТОРА V-I

Симметричные, резкие характеристики пробоя, показанные на рисунке 1, позволяют варистору обеспечивать отличные характеристики подавления переходных процессов. 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.Потенциально разрушительная энергия входящего переходного импульса поглощается варистором, тем самым защищая уязвимые компоненты схемы.

Поскольку электрическая проводимость, по сути, возникает между зернами Z _N O, распределенными по всей массе устройства, варистор Littelfuse по своей природе более прочен, чем его аналоги с одиночным P-N переходом, такие как стабилитроны. В варисторе энергия равномерно поглощается по всему корпусу устройства, в результате чего нагрев равномерно распространяется по его объему.Электрические свойства регулируются в основном физическими размерами корпуса варистора, который спечен в различных форм-факторах, таких как диски, микросхемы и трубки. Номинальная мощность определяется объемом, номинальным напряжением по толщине или длине пути прохождения тока, а допустимая нагрузка по току определяется площадью, измеренной перпендикулярно направлению прохождения тока.

Физические свойства

MOV

предназначены для защиты чувствительных цепей от внешних переходных процессов (молнии) и внутренних переходных процессов (переключение индуктивной нагрузки, переключение реле и разряды конденсаторов).И другие переходные процессы высокого уровня, встречающиеся в промышленных сетях переменного тока, или переходные процессы более низкого уровня, встречающиеся в автомобильных линиях постоянного тока с номинальным пиковым током от 20 до 500 А и номинальной мощностью от 0,05 Дж до 2,5 Дж.

Привлекательным свойством MOV является то, что электрические характеристики относятся к основной части устройства. Каждое зерно ZnO ​​в керамике действует так, как будто оно имеет полупроводниковый переход на границе зерен. Поперечное сечение материала показано на рисунке 2, который иллюстрирует микроструктуру керамики.Варисторы изготавливаются путем формования и спекания порошков на основе оксида цинка в керамические детали. Эти детали затем покрываются либо толстым слоем серебра, либо металлом, нанесенным дуговым / пламенным напылением.

Границы зерен ZnO отчетливо видны. Поскольку нелинейное электрическое поведение возникает на границе каждого полупроводникового зерна ZnO, варистор можно рассматривать как «многопереходное» устройство, состоящее из множества последовательных и параллельных соединений границ зерен. Поведение устройства может быть проанализировано в отношении деталей керамической микроструктуры.Средний размер зерна и гранулометрический состав играют важную роль в электрических характеристиках.

РИСУНОК 2. ОПТИЧЕСКАЯ ФОТОМИКРОГРАФИЯ ПОЛИРОВАННОГО И ТРАВЛЕННОГО СЕЧЕНИЯ ВАРИСТРА

Микроструктура варистора

Основная часть варистора между контактами состоит из зерен ZnO среднего размера « d », как показано на схематической модели на Рисунке 3. Удельное сопротивление ZnO составляет <0,3 Ом-см.

РИСУНОК 3.СХЕМАТИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ВАРИСТРА ОКСИДА МЕТАЛЛА
, ЗЕРНА ПРОВОДЯЩЕГО ZnO (СРЕДНИЙ РАЗМЕР
d) РАЗДЕЛЯЮТСЯ МЕЖГРАНУЛЯРНЫМИ ГРАНИЦАМИ.

Проектирование варистора для заданного номинального напряжения варистора ( В, _N ), в основном, заключается в выборе толщины устройства таким образом, чтобы соответствующее количество зерен ( n ) располагалось последовательно между электродами. На практике материал варистора характеризуется градиентом напряжения, измеряемым по его толщине определенным значением вольт / мм.Контролируя состав и условия производства, градиент остается фиксированным. Поскольку существуют практические ограничения диапазона достижимой толщины, желательно более одного значения градиента напряжения. Изменяя состав добавок оксидов металлов, можно изменить размер зерна « d » и достичь желаемого результата.

Фундаментальным свойством варистора ZnO является то, что падение напряжения на единственном интерфейсе «стык» между зернами почти постоянно.Наблюдения за диапазоном вариаций состава и условий обработки показывают фиксированное падение напряжения около 2–3 В на переход границы зерен. Также падение напряжения не меняется для зерен разного размера. Следовательно, напряжение варистора будет определяться толщиной материала и размером зерен ZnO. Отношения можно очень просто описать следующим образом:

Напряжение варистора ( В _N ) определяется как напряжение на варисторе в точке его VI-характеристики, где завершен переход ( В ) от линейной области низкого уровня к сильно нелинейной. область.Для стандартных целей измерения это произвольно определяется как напряжение при токе 1 мА. Некоторые типичные значения размеров варисторов Littelfuse приведены в таблице 1.

ТАБЛИЦА 1.

ВАРИСТОР НАПРЯЖЕНИЯ	СРЕДНИЙ РАЗМЕР ЗЕРНА	н	ГРАДИЕНТ	ТОЛЩИНА УСТРОЙСТВА
ВОЛЬТ	МИКРОН		В / мм при 1 мА	мм
150 В RMS	20	75	150	1.5
25 В RMS	80 (Примечание)	12	39	1,0

ПРИМЕЧАНИЕ: Состав для низкого напряжения.

Теория работы

Из-за поликристаллической природы металлооксидных полупроводниковых варисторов физическая работа устройства более сложна, чем у обычных полупроводников. Интенсивные измерения позволили определить многие электрические характеристики устройства, и прилагаются большие усилия, чтобы лучше определить работу варистора.Однако с точки зрения пользователя это не так важно, как понимание основных электрических свойств, поскольку они связаны с конструкцией устройства.

Ключ к объяснению работы металлооксидного варистора заключается в понимании электронных явлений, происходящих вблизи границ зерен или переходов между зернами Z _N O. Хотя некоторые из ранних теорий предполагали, что электронное туннелирование происходит через изолирующий второй фазовый слой на границах зерен, работа варистора, вероятно, лучше описывается последовательно-параллельным расположением полупроводниковых диодов.В этой модели границы зерен содержат дефектные состояния, которые захватывают свободные электроны из полупроводниковых зерен Z _N O n-типа, образуя, таким образом, слой обеднения объемного заряда в зернах ZnO в области, прилегающей к границам зерен. (См. Справочные примечания на последней странице этого раздела).

Признаки истощения слоев в варисторе показаны на рисунке 4, где величина, обратная квадрату емкости на границу, нанесена на график зависимости от приложенного напряжения на границе. Это тот же тип поведения, наблюдаемая концентрация носителей, N , была определена как примерно 2 x 1017 на см ³ .Кроме того, ширина обедненного слоя была рассчитана примерно на 1000 единиц Ангстрема. Однопереходные исследования также подтверждают диодную модель.

Именно эти обедненные слои блокируют свободный поток носителей и отвечают за низковольтные изолирующие свойства в области утечки, как показано на рисунке 5. Ток утечки возникает из-за свободного потока носителей через барьер с пониженным полем, и термически активируется, по крайней мере, выше примерно 25 ° C. Для полупроводниковых диодов с резким P-N переходом.Отношения:

Где:
(В _b ) = напряжение барьера,
(В) = приложенное напряжение,
(q) = заряд электрона,
(es) = диэлектрическая проницаемость полупроводника и
(Н ) = концентрация носителей.
Исходя из этого соотношения, концентрация носителей ZnO, N , была определена как примерно 2 · 10 ¹⁷ на см ³ .

Кроме того, ширина истощающего слоя была рассчитана примерно на 1000 единиц Ангстрема.Однопереходные исследования также подтверждают диодную модель.

РИСУНОК 4. ЕМКОСТЬ-НАПРЯЖЕНИЕ ПОВЕДЕНИЕ ВАРИСТОРНЫХ ОБРАЗЦОВ
ПЕРЕРЫВ ПОЛУПРОВОДНИКА ОБРАТНЫЙ ПЕРЕХОД
СМЕЩЕННЫЙ ДИОД Nd ˜ 2 x 10 ¹⁷ / см ³

На рисунке 5 показана диаграмма энергетических зон для перехода ZnO-граница зерна-ZnO. Левое зерно смещено вперед, V _L , а правая сторона смещено назад до V _R .Ширина обедненного слоя составляет X _L и X _R , а соответствующие высоты барьера составляют f _L и f _R . Высота барьера со смещением нуля составляет f _O . По мере увеличения напряжения смещения f _L уменьшается, а f _R увеличивается, что приводит к снижению барьера и увеличению проводимости.

Высота барьера f _L варистора низкого напряжения была измерена как функция приложенного напряжения и представлена ​​на рисунке 6.Быстрое уменьшение барьера при высоком напряжении представляет собой начало нелинейной проводимости.

РИСУНОК 5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА ПЕРЕХОДА ZnO-ЗЕРНО-ГРАНИЦА-ZnO

РИСУНОК 6. ТЕПЛОВЫЙ БАРЬЕР в зависимости от ПРИЛОЖЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Транспортные механизмы в нелинейной области очень сложны и до сих пор являются предметом активных исследований. Большинство теорий черпают вдохновение из теории переноса полупроводников и не рассматриваются подробно в этом документе.

Конструкция варистора

Процесс изготовления варистора Littelfuse проиллюстрирован на блок-схеме на рис. 7. Исходный материал может отличаться по составу добавок оксидов, чтобы охватить диапазон напряжения продукта.

РИСУНОК 7. СХЕМА ПОТОКА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАЛЕНЬКОГО ВАРИСТРА

Характеристики устройства определяются при операции прессования. Порошок прессуют в форму заданной толщины, чтобы получить желаемое значение номинального напряжения.Для получения желаемых значений пикового тока и энергетической способности варьируются площадь электродов и масса устройства. Диапазон диаметров, доступных для дисковых продуктов, указан здесь:

Номинальный диаметр диска Диаметр, мм

3

5

7

10

14

20

32

34

40

62

Конечно, другие формы, такие как прямоугольники, также возможны при простой замене штампов пресса.Для изготовления различных форм можно использовать другие методы изготовления керамики. Например, стержни или трубки изготавливают путем экструзии и резки до нужной длины. После формования необожженные (т.е. необожженные) детали помещают в печь и спекают при пиковых температурах, превышающих 1200 ° C. Оксид висмута плавится при температуре выше 825 ° C, что способствует первоначальному уплотнению поликристаллической керамики. При более высоких температурах происходит рост зерен, образуя структуру с контролируемым размером зерен.

Электродирование радиальных устройств и устройств со стружкой осуществляется обжигом керамической поверхности толстой пленкой серебра.Затем припаиваются провода или зажимы для ленты. Проводящая эпоксидная смола используется для соединения выводов с осевыми 3-миллиметровыми дисками. Для более крупных промышленных устройств (диски диаметром 40 мм и 60 мм) контактный материал представляет собой алюминий, напыленный дуговым напылением, с дополнительным напылением меди, если необходимо, чтобы получить поверхность, пригодную для пайки.

При сборке различных корпусов варистора Littelfuse используется множество методов инкапсуляции. Большинство радиальных устройств и некоторые промышленные устройства (серия HA) имеют эпоксидное покрытие в псевдоожиженном слое, тогда как эпоксидная смола «наматывается» на осевое устройство.

Радиалы также доступны с фенольными покрытиями, наносимыми мокрым способом. Корпус серии PA состоит из пластика, залитого вокруг 20-миллиметрового дискового узла. Все устройства серий RA, DA и DB похожи тем, что все они состоят из дисков или микросхем с выводами или выводами, заключенных в формованный пластиковый корпус, заполненный эпоксидной смолой. Различные стили корпуса позволяют варьировать номинальную мощность, а также механический монтаж.

ТАБЛИЦА 2. РАЗМЕРЫ КЕРАМИКИ ПО ТИПАМ

УПАКОВКА ТИП	СЕРИИ	КЕРАМИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ
Бесконтактный поверхностный монтаж	CH, AUML †, ML †, MLE †, MLN † Серия	Чип 5 мм x 8 мм, 0603, 0805, 1206, 1210, 1812, 2220
с осевыми выводами	MA серии	Диск диаметром 3 мм
С радиальными выводами	ZA, LA, C-III, TMOV ® , i TMOV ® , UltraMOV ™ , TMOV25S ® серии	Диски диаметром 5 мм, 7 мм, 10 мм, 14 мм, 20 мм
В штучной упаковке, низкопрофильный	RA серии	5 мм x 8 мм, 10 мм x 16 мм, 14 x 22 микросхемы
Промышленные блоки	BA, BB серии DA, DB серии DHB серии HA, HB серии HC, HF серии HG серии	32 мм, диск диаметром 40 мм, квадратный диск 34 мм, диск диаметром 40 мм, диск диаметром 60 мм
Промышленные диски	CA серии	Диски диаметром 60 мм

На рис. 9A, 9B и 9C (ниже) показаны детали конструкции некоторых варисторных корпусов Littelfuse.Размеры керамики в зависимости от типа корпуса приведены выше в таблице 2.

РИСУНОК 9A. РАЗРЕЗ MA СЕРИИ

РИСУНОК 9B. ПЕРЕСЕЧЕНИЕ РАДИАЛЬНОГО ВВОДА УПАКОВКИ

РИСУНОК 9C. ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СЕРИИ DA, DB И BA / BB

Электрические характеристики ВАХ варистора

Обращаясь теперь к области сильноточного подъема на рисунке 10, мы видим, что поведение V-I приближается к омической характеристике.Предельное значение сопротивления зависит от электропроводности тела полупроводниковых зерен ZnO, концентрация носителей которых находится в диапазоне от 10 ¹⁷ до 10 ¹⁸ на см ³ . Это снизит удельное сопротивление ZnO ниже 0,3 Ом · см.

РИСУНОК 10. ТИПИЧНАЯ ВАРИСТОРНАЯ КРИВАЯ V-I, ЗАПИСАННАЯ НА МАСШТАБЕ ЖУРНАЛА

Электрические характеристики варистора

удобно отображаются в логарифмическом формате, чтобы показать широкий диапазон кривой V-I.Формат журнала также более ясен, чем линейное представление, которое имеет тенденцию преувеличивать нелинейность пропорционально выбранному текущему масштабу. Типичная характеристическая кривая V-I показана на рисунке 10. Этот график показывает более широкий диапазон тока, чем обычно указывается в технических паспортах варисторов, чтобы проиллюстрировать три различных области электрического режима.

Модель эквивалентной схемы

Электрическая модель варистора может быть представлена ​​упрощенной схемой замещения, показанной на Рисунке 11.

РИСУНОК 11. ВАРИСТОРНАЯ МОДЕЛЬ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЦЕПИ

Область утечки в рабочем состоянии

При низких уровнях тока кривая V-I приближается к линейной (омической) зависимости и показывает значительную температурную зависимость. Варистор находится в режиме высокого сопротивления (приближается к 10 ⁹ Ом) и выглядит как разомкнутая цепь. Нелинейную составляющую сопротивления ( R _X ) можно игнорировать, потому что ( R _OFF ) при параллельном подключении будет преобладать.Кроме того, ( R _ON ) будет незначительным по сравнению с ( R _OFF ).

РИСУНОК 12. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЦЕПЬ ПРИ НИЗКИХ ТОКАХ

Для данного варисторного устройства емкость остается примерно постоянной в широком диапазоне напряжения и частоты в области утечки. При подаче напряжения на варистор значение емкости уменьшается незначительно. Когда напряжение приближается к номинальному напряжению варистора, емкость уменьшается.Емкость остается почти постоянной при изменении частоты до 100 кГц. Точно так же изменение температуры невелико, значение емкости 25 ° C соответствует +/- 10% от -40 ° C до + 125 ° C.

Температурный эффект характеристической кривой V-I в области утечки показан на рисунке 13. Отмечается отчетливая температурная зависимость.

РИСУНОК 13. ЗАВИСИМОСТЬ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ В ОБЛАСТИ УТЕЧКИ

Соотношение между током утечки (I) и температурой (T) равно

Фактически, изменение температуры соответствует изменению ( R _OFF ).Однако ( R _OFF ) сохраняет высокое значение сопротивления даже при повышенных температурах. Например, он все еще находится в диапазоне от 10 МОм до 100 МОм при 125 ° C.

Хотя ( R _OFF ) имеет высокое сопротивление, оно зависит от частоты. Отношение приблизительно линейно с обратной частотой.

Если, однако, параллельная комбинация ( R _OFF ) и ( ° C ) является преимущественно емкостной на любой интересующей частоте.Это связано с тем, что емкостное реактивное сопротивление также изменяется примерно линейно с 1 / f .

При более высоких токах в диапазоне мА и выше колебания температуры становятся минимальными. График температурного коэффициента ( dV / dT ) приведен на рисунке 14. Следует отметить, что температурный коэффициент отрицательный (-) и уменьшается с ростом тока. В диапазоне напряжения фиксации варистора ( I> 1A ) температурная зависимость приближается к нулю.

РИСУНОК 14. ОТНОШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА DV / DT К ВАРИСТОРНОМУ ТОКУ

Номинальный диапазон работы варистора

Характеристика варистора соответствует уравнению:

I = кВ ^a , где ( k ) — постоянная величина, а показатель степени ( a ) определяет степень нелинейности. Альфа — это показатель качества, который можно определить по наклону кривой V-I или рассчитать по формуле:

В этой области варистор является проводящим, и R _X будет преобладать над C , R _ON и R _OFF . R _X становится на много порядков меньше, чем R _OFF , ​​но остается больше, чем R _ON .

РИСУНОК 15. Эквивалентная цепь при варисторной проводимости

Во время проводимости напряжение варистора остается относительно постоянным при изменении тока на несколько порядков. Фактически, сопротивление устройства R _X изменяется в зависимости от тока. Это можно наблюдать, исследуя статическое или динамическое сопротивление как функцию тока.Статическое сопротивление определяется как:

.

Графики типичных значений сопротивления в зависимости от тока ( I ) приведены на рисунках 16A и 16B.

РИСУНОК 16A. R _X СТАТИЧЕСКОЕ ВАРИСТОРНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ РИСУНОК

РИСУНОК 16B. Z _X ДИНАМИЧЕСКОЕ ВАРИСТОРНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Восходящий регион деятельности

При больших токах, приближающихся к максимальному значению, варистор приближается к короткому замыканию.Кривая отклоняется от нелинейной зависимости и приближается к значению объемного сопротивления материала, примерно 1–10 Ом. Подъем происходит, когда значение R _X приближается к значению R _ON . Резистор R _ON представляет собой объемное сопротивление зерен Z _N O. Это сопротивление является линейным (что проявляется как более крутой наклон на графике) и возникает при токах от 50 до 50 000 А, в зависимости от размера варистора.

РИСУНОК 17.ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЦЕПЬ ПРИ ПОВОРОТЕ ВАРИСТОРА

Скорость реакции и скорость воздействия

Действие варистора зависит от механизма проводимости, аналогичного механизму других полупроводниковых приборов. По этой причине проводимость происходит очень быстро, без видимой задержки по времени — даже в наносекундном (нс) диапазоне. На рисунке 18 показана составная фотография двух кривых напряжения с варистором, вставленным в импульсный генератор с очень низкой индуктивностью, и без него. Вторая кривая (которая не синхронизирована с первой, а просто накладывается на экран осциллографа) показывает, что эффект ограничения напряжения варистора возникает менее чем за 1.0 нс.

РИСУНОК 18. ОТКЛИК ZnO ВАРИСТОРА НА БЫСТРОЕ ВРЕМЯ НАРАСТЕНИЯ (500ps) ИМПУЛЬС

В обычных устройствах, установленных на выводах, индуктивность выводов полностью маскирует быстрое срабатывание варистора; поэтому для испытательной схемы на Рисунке 18 потребовалось вставить небольшой кусок варисторного материала в коаксиальную линию, чтобы продемонстрировать собственный отклик варистора.

Испытания, проведенные на устройствах, установленных на выводах, даже с уделением особого внимания минимизации длины выводов, показывают, что напряжения, индуцируемые в контуре, образованном выводами, составляют значительную часть напряжения, возникающего на выводах варистора при высоком и быстром токе. повышаться.К счастью, токи, которые могут быть доставлены источником переходных процессов, неизменно медленнее по времени нарастания, чем наблюдаемые переходные процессы напряжения. Варисторы чаще всего используют при времени нарастания тока более 0,5 мкс.

Скорость нарастания напряжения — не лучший термин для использования при обсуждении реакции варистора на быстрый импульс (в отличие от искровых разрядников, где на переключение из непроводящего в проводящее состояние требуется конечное время). Время отклика варистора на переходный ток, который может выдать схема, является подходящей характеристикой, которую следует учитывать.

Вольт-амперная характеристика на рисунке 19A показывает, как на отклик варистора влияет форма тока. 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. На рисунке 19B показано типичное изменение напряжения фиксации в зависимости от времени нарастания для различных уровней тока.

РИСУНОК 19. ОТВЕТ ВАРИСТОРОВ НА ВЫВОДЕ НА ТЕКУЮ ВОЛНОВУЮ ФОРМУ

РИСУНОК 19A.V-I ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВРЕМЕНИ НАРАБОТКИ ТОКА

РИСУНОК 19B. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ОСНОВНОГО 8/20 ТОКОВОГО ИМПУЛЬСА

Как подключить варистор Littelfuse

Подавители переходных процессов могут подвергаться воздействию высоких токов в течение коротких промежутков времени от наносекунд до миллисекунд.

Варисторы

Littelfuse подключаются параллельно нагрузке, и любое падение напряжения на выводах варистора снижает его эффективность.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.

Однофазный

РИСУНОК 23.

Это наиболее полная защита, которую можно выбрать, но во многих случаях выбираются только Варистор 1 или Варистор 1 и 2.

РИСУНОК 24.

Трехфазный

РИСУНОК 25A. 3 ФАЗА 220В / 380В, НЕЗЕМЛЯЮЩАЯ

РИСУНОК 25B.3 ФАЗА 220 В ИЛИ 380 В, НЕЗЕМЛЯЮЩАЯ

РИСУНОК 25C. 3 ФАЗА 220 В, ОДНА ФАЗА ЗАЗЕМЛЕННАЯ

РИСУНОК 25D. 3 ФАЗА 220 В

РИСУНОК 25E. 3 ФАЗЫ 120 В / 208 В, 4 ПРОВОДА

РИСУНОК 25F. 3 ФАЗА 240 В / 415 В

Для более высоких напряжений используйте те же соединения, но выбирайте варисторы для соответствующего номинального напряжения.

Приложение постоянного тока

Для приложений

постоянного тока требуется соединение между плюсом и минусом или плюсом и землей, а также минусом и землей.

Например, если переходный процесс к земле существует на всех трех фазах (переходные процессы синфазного режима), только подавители переходных процессов, соединенные фазой с землей, будут поглощать энергию. Подавители переходных процессов, подключенные между фазами, не будут эффективны.

РИСУНОК 26. ПЕРЕХОДНОЕ И ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ОБЩЕГО РЕЖИМА

С другой стороны, если существует дифференциальный режим переходного процесса (фаза к фазе), то подавители переходных процессов, соединенные между фазами, будут правильным решением.

РИСУНОК 27. ПЕРЕХОДНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕЖИМ И ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ

Это лишь некоторые из наиболее важных вариантов подключения ограничителей переходных процессов.

Логический подход состоит в том, чтобы подключить подавитель переходных процессов между точками разности потенциалов, созданных переходным процессом. Подавитель затем уравняет или уменьшит эти потенциалы до более низких и безвредных уровней.

Термины и определения варистора

Определения (Стандарт IEEE C62.33, 1982)

Характеристика — это неотъемлемая и измеряемая характеристика устройства. Такое свойство может быть электрическим, механическим или тепловым и может быть выражено как значение для указанных условий.

Рейтинг — это значение, которое устанавливает либо ограничивающую способность, либо ограничивающее условие (максимальное или минимальное) для работы устройства. Он определен для указанных значений окружающей среды и эксплуатации. Рейтинги указывают уровень нагрузки, которая может быть приложена к устройству, не вызывая ухудшения характеристик или выхода из строя.Символы варистора определены на линейном графике V-I, показанном на рисунке 20.

РИСУНОК 20. СИМВОЛЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ НА ГРАФИКЕ I-V

Устройство фиксации напряжения

Зажимное устройство, такое как MOV, относится к характеристике, при которой эффективное сопротивление изменяется с высокого на низкое состояние в зависимости от приложенного напряжения. В проводящем состоянии между зажимным устройством и сопротивлением источника цепи устанавливается действие делителя напряжения.Зажимные устройства обычно являются «рассеивающими» устройствами, преобразующими большую часть переходной электрической энергии в тепло.

Выбор наиболее подходящего подавителя зависит от баланса между приложением, его работой, ожидаемыми угрозами переходного напряжения и уровнями чувствительности компонентов, требующих защиты. Также необходимо учитывать форм-фактор / стиль упаковки.

Тестовая форма сигнала

При высоких уровнях тока и энергии характеристики варистора обязательно измеряются с помощью формы импульса.На рисунке 21 показана форма волны стандарта ANSI C62.1, экспоненциально затухающая форма волны, представляющая грозовые скачки и разряд накопленной энергии в реактивных цепях.

Волна тока 8/20 мкс (нарастание 8 мкс и спад пикового значения от 20 мкс до 50%) используется в качестве стандарта, основанного на отраслевых практиках, для описанных характеристик и номинальных значений. Единственным исключением является класс энергопотребления (W _TM ), в котором используется более длинная форма волны 10/1000 мкс. Это состояние более характерно для высоких скачков энергии, обычно возникающих при индукционном разряде двигателей и трансформаторов.Варисторы рассчитаны на максимальный импульс энергии, который приводит к сдвигу напряжения варистора (V _N ) менее чем на +/- 10% от начального значения.

РИСУНОК 21. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛНЫ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА

Номинальные параметры рассеиваемой мощности

Когда переходные процессы происходят в быстрой последовательности, средняя рассеиваемая мощность равна энергии W _TM (ватт-секунды) за импульс, умноженной на количество импульсов в секунду. Разрабатываемая таким образом мощность должна соответствовать спецификациям, указанным в таблице характеристик и характеристик конкретного устройства.Некоторые параметры должны быть снижены при высоких температурах.

РИСУНОК 22. НОМИНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТРОЙСТВА

ТАБЛИЦА 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАРИСТОРА (СТАНДАРТ IEEE C62.33-1982, ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ 2.3 И 2.4)

Термины и описания	Символ
Напряжение зажима. Пиковое напряжение на варисторе, измеренное в условиях заданного пикового значения импульсного тока V C и заданной формы волны.ПРИМЕЧАНИЕ. Пиковое напряжение и пиковые токи не обязательно совпадают по времени.	В С
Номинальные пиковые переходные токи одиночных импульсов (варистор). Максимальный пиковый ток, который может быть приложен для одиночного импульса 8/20 мкс с номинальным линейным напряжением, не вызывая отказа устройства.	I TM
Номинальные импульсные токи на срок службы (варистор). Пониженные значения I TM для длительности импульса, превышающей длительность волны 8/20 мкс, а также для нескольких импульсов, которые могут применяться в течение номинального срока службы устройства.	–
Номинальное действующее значение напряжения (варистор). Максимальное допустимое продолжительное действующее синусоидальное напряжение.	В M (переменный ток)
Номинальное постоянное напряжение (варистор). Максимальное допустимое продолжительное напряжение постоянного тока.	В M (постоянный ток)
Постоянный ток в режиме ожидания (варистор). Ток варистора, измеренный при номинальном напряжении, В М (пост. Ток) .	I D
Для некоторых приложений могут быть полезны некоторые из следующих терминов.
Номинальное напряжение варистора. Напряжение на варисторе, измеренное при заданном импульсном постоянном токе I N (DC) определенной продолжительности. I N (DC) определенной продолжительности. I N (DC) указывается производителем варистора.	В Н (постоянный ток)
Пиковое номинальное напряжение варистора. Напряжение на варисторе, измеренное при заданном пиковом переменном токе, I N (AC) , ​​определенной продолжительности. I N (AC) указывается производителем варистора.	В Н (переменного тока)
Номинальное рекуррентное пиковое напряжение (варистор). Максимальное повторяющееся пиковое напряжение, которое может быть приложено для указанного рабочего цикла и формы волны.	В PM
Номинальная переходная энергия одиночного импульса (варистор). Энергия, которая может рассеиваться для одиночного импульса максимального номинального тока с заданной формой волны, с приложенным номинальным среднеквадратичным напряжением или номинальным постоянным напряжением, не вызывая отказа устройства.	Вт TM
Расчетная средняя рассеиваемая мощность в переходных процессах (варистор). Максимальная средняя мощность, которая может рассеиваться из-за группы импульсов, возникающих в течение определенного изолированного периода времени, не вызывая отказа устройства.
Напряжение варистора. Напряжение на варисторе, измеренное при заданном токе IX.	В X
Коэффициент ограничения напряжения (варистор). Показатель эффективности зажима варистора, определяемый символами (V C ) ÷ (V M (AC) ), (V C ) ÷ (V M (DC) ) .	V C / V PM
Нелинейная экспонента. Мера нелинейности варистора между двумя заданными рабочими токами, I 1 и I 2 , ​​как описано как I = kV a , где k — постоянная устройства, I 1 ≤ I ≤ I 2 , и 12 = (logI 2 / I 1 ) ÷ (logV 2 / V 1 )	a
Динамический импеданс (варистор). Мера импеданса слабого сигнала в данной рабочей точке, определяемая следующим образом: Z X = (dV X ) ÷ (dI X )	Z X
Сопротивление (варистор). Статическое сопротивление варистора в заданной рабочей точке определяется следующим образом: R X = (V X ) ÷ (I X )	R X
Емкость (варистор). Емкость между двумя выводами варистора, измеренная при указанной частоте C и смещении.	С
Резервное питание переменного тока (варистор). Рассеиваемая мощность переменного тока варистора, измеренная при номинальном среднеквадратичном напряжении В M (AC) .	П Д
Превышение напряжения (варистор). Превышение напряжения над напряжением ограничения устройства для заданного тока, которое возникает при приложении токовых волн длительностью виртуального фронта менее 8 мкс. Это значение может быть выражено в% от напряжения ограничения (V C ) для волны тока 8/20.	В ОС
Время отклика (варистор). Время между точкой, в которой волна превышает уровень напряжения ограничения (V C ), и пиком выброса напряжения. Для целей этого определения напряжение ограничения определяется формой волны тока 8/20 мкс с той же пиковой амплитудой тока, что и форма волны, используемая для этого времени отклика.	–
Продолжительность перерегулирования (варистор). Время между точкой уровня напряжения (V C ) и точкой, в которой выброс напряжения снизился до 50% от своего пика.Для целей этого определения напряжение ограничения определяется формой волны тока 8/20 мкс с той же пиковой амплитудой тока, что и форма волны, используемая для этой длительности выброса.	–

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 переходе.

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 разных дизайнов. 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.

Самый распространенный тип варистора на рынке сегодня — это металлооксидный варистор, MOV.

Ищете металлооксидные варисторы? В магазине MDE Semiconductor представлен 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 для образования керамической основы и объединения добавок, таких 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 варисторы будут относиться к MOV.

Как варисторы защищают схемы от высоких переходных напряжений на уровне микроструктуры

Переходные напряжения — это временные всплески 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 спецификации, 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 выводах 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 за заданную длительность 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 представлен широкий ассортимент варисторов, тиристоров, TVS-диодов

1. Понимание нормальных условий 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%.

2. Приблизительное значение энергии, поглощаемой варистором во время переходного процесса

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

Если переходное событие вызвано 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. Определить пиковый переходной ток через варистор (импульсный ток)

Если переходный 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 по характеристическим кривым 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.

5. Выберите модель с требуемой характеристикой ограничения 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, устройства управления, 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 двигателем, выпрямители генератора, системы центрального замка, бортовые компьютеры, электродвигатели стеклоочистителей, светофор, светофоры
• Protect Medical Equipment: 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

Подобно варисторам, 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 деградировать со временем
• Имеют низкую емкость, подходят везде, где чувствительность сигнала имеет высокий приоритет, например, USB-порты
• Дороже

Варисторы (MOV)

• Напряжение зажима выше
• Со временем деградируют, даже если используются в соответствии со спецификацией, и становятся более проводящими
• 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 экономичная

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

Что такое варистор? (с иллюстрациями)

Варистор, также иногда называемый «резистором, зависящим от напряжения», является частью электрической схемы, которая помогает направлять и отводить напряжение, чтобы поддерживать постоянный уровень энергии, проходящей через него.Понимание специфики того, что он делает и как работает, может быть сложным. Однако на самом общем уровне эти компоненты работают как внутренние устройства защиты от перенапряжения и помогают удерживать электрические токи, содержащиеся в данном устройстве. Как правило, они сделаны из металлических композитов, которые были специально разработаны для поглощения и проведения электричества на определенных уровнях, хотя обычно они не считаются настоящими проводниками. Почти все современные электроприборы содержат их, и они, пожалуй, наиболее очевидны и важны в таких вещах, как генераторы и трансформаторы, которые получают регулярные скачки тока высокого напряжения.

Что он делает

Слово «варистор» представляет собой комбинацию слов «переменный» и «резистор», и, говоря простым языком, именно это и делает этот компонент: он сопротивляется электричеству в зависимости от того, сколько энергии проходит мимо, и этой энергии.Его основная роль — действовать как более или менее как искровой разрядник, защищающий печатные платы от неконтролируемого напряжения. Без них электрические токи могли бы свободно проходить через систему на высоких уровнях. Это может быть опасно для людей, а также может привести к «поджариванию» или повреждению самой печатной платы.

Эти компоненты часто очень маленькие, хотя их размер обычно зависит от типа устройства или устройства, с которыми возникает проблема.В небольших устройствах, таких как персональные компьютеры или домашняя электроника, они обычно не более 0,4 дюйма (1 см) в поперечнике, но в генераторах и трансформаторах они могут быть намного больше. Большинство из них имеют круглую форму и обычно имеют два штифта или стержня, которые выходят из них и входят в печатную плату того, над чем они работают, чтобы защитить. Многие из самых маленьких экземпляров имеют круглую форму и, как часто говорят, напоминают маленькие монеты или крошечные батарейки, хотя также распространены модели квадратной формы.Когда дело доходит до внешнего вида, существует много различий, и во многом это связано со спецификой использования. Маленькие персональные устройства обязательно имеют другие потребности, чем более крупные и мощные устройства, такие как телекоммуникационные узлы и компьютерные серверы.

Наиболее частое использование

Большинство устройств, использующих электричество, нуждаются в подавлении напряжения, что означает, что почти каждое электронное устройство, от будильников до промышленного оборудования, нуждается в переменном резисторе.В небольших приборах этот компонент часто не очень заметен и часто работает в сочетании с другими мерами по проверке напряжения, чтобы обеспечить базовую защиту от перенапряжения. Устройства защиты от перенапряжения — длинные полоски розеток, которые подключаются к настенным розеткам — являются одними из наиболее распространенных мест, где можно найти эти резисторы в доме. Однако более крупные машины, как правило, больше от них зависят.

Такие вещи, как трансформаторы, телефонные коммутаторы и крупномасштабные механические устройства, часто зависят от мощных резисторов, чтобы предотвратить полное расплавление и опасные условия работы.Варисторы в этих настройках имеют тенденцию быть немного более мощными и часто имеют возможность вызвать отключение всего устройства в случае обнаружения слишком высокого напряжения. Обычно это требует немедленного ремонта и возможной замены чувствительного устройства, но в большинстве случаев может спасти устройство в целом.

Как это работает

На общем уровне, эти компоненты функционируют путем шунтирования токов через серию заряженных ионов частиц, зажатых между двумя противоположными металлическими пластинами, чтобы создавать барьеры и переходы, эффективно направляя токи в определенные места.Наиболее распространенный тип известен как металлооксидный варистор или MOV. Примеры в этой категории используют зерна оксида цинка для поглощения и более или менее улавливания протекающих токов и заставляют эти токи течь только в одном направлении. Когда токи удваиваются сами по себе, возникает повышенный риск возникновения проблем.

Зерна обычно несут электрический заряд сами по себе, что помогает, когда дело доходит до поглощения и направления токов.В большинстве случаев это также приводит к повышенной приспособляемости. Небольшие токи с низким или умеренным напряжением проходят по пластинам и обычно не требуют значительных действий. Однако токи высокого напряжения могут перегружать обычные диодные переходы, что приводит в действие резисторы. В результате можно сказать, что MOV имеет высокое сопротивление при низких напряжениях, но низкое сопротивление при высоких напряжениях. Другими словами, он гибок в различных настройках.

Важность сдерживания энергии

Основная роль такого рода устройств — направлять и шунтировать энергию, но это не является отказоустойчивым.Слишком мощные всплески энергии могут повредить или даже уничтожить его. Например, удары молнии часто разрушают такие резисторы или вызывают их плавление.

Тем не менее, большинство проблем можно предвидеть, и в большинстве случаев резисторы могут устранить серьезные проблемы.Двумя наиболее важными параметрами являются время отклика, то есть время, необходимое устройству для выхода из строя, а также максимальный ток и заданное напряжение пробоя, которые устанавливают ограничения на приемлемые уровни энергии. Разные применения имеют разные потребности в емкости и характеристики.

Как и почему происходит отказ варистора, включая эффект многоимпульсных скачков

Был 2011 год, и в Китае проводился эксперимент по регистрации воздействия сработавшей вспышки молнии на воздушной линии электропередачи.Линия была оборудована для регистрации наведенных токов, а инструменты были защищены металлооксидным варистором (MOV). Варистор часто называют MOV (металлооксидный варистор). Зарегистрированная вспышка молнии состояла из нескольких обратных ударов, ни один из которых не превышал рейтинг Imax MOV. Но, к большому удивлению экспериментаторов, MOV был поврежден.

Как такое могло случиться? И что еще более важно, почему Imax не может быть хорошей основой для выбора MOV для защиты от молний, ​​и есть ли альтернативы? Чтобы помочь ответить на эти вопросы, мы обсудим в этой статье, что такое MOV и как способ его создания влияет на его поведение при скачках напряжения, как происходят отказы и как многоимпульсные скачки отличаются от одиночных скачков в их влиянии на свойства MOV.

Основы варистора

Чтобы понять неисправность, полезно обсудить, как делаются варисторы. В этой связи следует отметить три момента.

Во-первых, варисторы представляют собой керамический материал, состоящий в основном из оксида цинка (ZnO). В условиях окружающей среды ZnO кристаллизуется в гексагональную структуру вюрцита, как показано на рисунке 1, где большие шары представляют Zn, а маленькие шары представляют кислород (O). Это сложная структура, которая, если бы она идеально кристаллизовалась, была бы изолятором.Но из-за несовершенства процесса кристаллизации образующиеся кислородные вакансии или межузельные частицы цинка превращают эту структуру в широкозонный полупроводник с относительно низким удельным сопротивлением 1-100 Ом-см при комнатной температуре.

Рисунок 1: Структура вюрцита. Большие шары представляют собой Zn, а меньшие шары представляют собой кислород.

Во-вторых, варистор — это не один однородный кристалл вюрцита, а множество, которые сливаются в зерна. Чтобы превратить ZnO в варистор, добавляется небольшое количество Bi ₂ O ₃ .Bi ₂ O ₃ входит в границы зерен, как показано на рисунке 2. В дополнение к Bi ₂ O ₃ , ​​MnO может быть добавлен для улучшения нелинейных свойств; Sb2O3 для контроля роста зерен ZnO и небольшое количество Al ₂ O ₃ для увеличения проводимости зерен ZnO.

Рисунок 2: Типичная микрофотография варисторной структуры

Bi ₂ O ₃ между двумя зернами ZnO приводит к образованию обратных диодов Шоттки.Таким образом, по сути, варистор представляет собой последовательно-параллельную схему из материала n-типа, разделенного обратными диодами Шоттки, имеющими падение напряжения около 2–3 В на межзеренный переход (независимо от размера зерна). Согласно He [1], эта структура может быть электрически охарактеризована уравнением (1).

(1)

Где V — приложенное напряжение, а I — ток через варистор. Здесь E, A ₁ , ​​A ₂ , ​​V _th и m — константы, связанные с электрическими характеристиками варистора, а α — обычный нелинейный коэффициент варистора.Уравнение (1) полезно для объяснения формы кривой V-I варистора. E — энергия возбуждения варистора, K постоянная Больцмана, A ₁ , ​​A ₂ и m — константы, связанные с электрическими характеристиками варистора, V _th — пороговое напряжение.

Первый член в уравнении (1) редко включается в описание варистора V-I. Это ток эмиссии Шоттки в слаботочной области варистора. Второй член — это обычный нелинейный ток в сильноточной области.

Константы в уравнении (1) контролируются путем изменения состава материала варистора и времени спекания в процессе производства. Пороговое напряжение V _th также зависит от состава и условий спекания. Они контролируют количество границ зерен между двумя электродами. Поскольку V _th пропорционален количеству границ зерен, большее количество границ зерен приводит к более высокому V _th .

В-третьих, это изменение в процессе изготовления варистора и сопровождающие его статистические флуктуации свойств, которые обычно возникают в поликристаллических материалах, приводят к тому, что получаемые варисторы имеют неоднородные электрические свойства.Это говорит о том, что:

1. Константы в модели варистора, такой как уравнение (1), вероятно, будут разными для каждого варистора; и
2. Не все варисторы одинаковых размеров обладают одинаковыми свойствами — важный фактор при выборе MOV для защиты.

Отказ варистора

Варисторы должны поглощать энергию, выделяемую при временном перенапряжении, коммутационных импульсах или грозовых импульсах. Эксперименты показывают, что различия в размерах зерен и характеристиках границ зерен вызывают неоднородную микроструктуру.Неоднородная микроструктура приводит к изменчивости возможностей управления током варистора и связанной с этим способности поглощения энергии. Это, в свою очередь, имеет прямое отношение к режимам отказа, которые включают электрический прокол, физическое растрескивание и тепловой разгон.

Способность к поглощению энергии можно разделить на способность поглощения тепловой энергии и способность поглощения энергии импульса. Способность к поглощению энергии импульса зависит от того, как импульс приложен:

• Напряжение единичным импульсом
• Множественное импульсное напряжение (без достаточного охлаждения между импульсами)
• Повторяющееся импульсное напряжение (при достаточном охлаждении между напряжениями)

С другой стороны, способность поглощать тепловую энергию в основном зависит от способности рассеивать тепло всей конструкции разрядника в дополнение к электрическим свойствам варисторов.

Рисунок 3: Типичная микрофотография горячих точек границ зерен

Давайте сначала рассмотрим отказ варистора, вызванный нагревом. При более низких токах нагрев локализуется в цепочках крошечных горячих точек, которые возникают на границах зерен, где потенциал падает через барьеры типа Шоттки (см. Рисунок 3). Теплопередача в этом случае слишком быстрая, чтобы допускать перепады температур, которые могут вызвать сбой.

Теперь рассмотрим более высокие токи. В небольших варисторах (например, <25 мм), где количество зерен ZnO между электродами может составлять всего около 40, изменение в 3-4 зерна может привести к тому, что ток, протекающий по заданному пути, будет на порядок отличаться от окружающего пути.Пути с низким пробивным напряжением несут большую часть тока и становятся более горячими, что приводит к последствиям, отмеченным в исследовании Sargent и др. [4]. В этом исследовании анализ неисправных образцов MOV показал растрескивание и образование нового аморфного материала вблизи канала проводимости. Исследование этого аморфного материала показало, что локальные горячие точки (на самом деле горячие каналы) образовывались, когда энергия, возникающая в результате импульса тока, приложенного к MOV, поглощалась быстрее, чем могла рассеиваться.Аморфный материал в этих горячих точках, вероятно, возник в результате образования плазмы во время импульса тока. После этого горячие точки быстро охлаждались за счет теплопроводности к окружающим зернам ZnO.

При различных текущих условиях режимы отказа включают электрический пробой (см. Рисунок 4), физическое растрескивание (см. Рисунок 5) и тепловой разгон. Трещины возникают из-за того, что варисторы в основном представляют собой керамический материал, и удар по ним резким скачком большой амплитуды подобен удару молотка по обеденной тарелке.

Рисунок 4: Типичная микрофотография прокола

Рисунок 5: Типичное образование трещин

Колющее разрушение происходит в небольших варисторах, когда ток относительно низкий и длительный (например, см. Рисунок 6). В результате варистор нагревается. Анализ прокола в этих варисторах убедительно показывает, что формируется нить при достаточно высоких температурах, чтобы расплавить Bi ₂ O ₃ (817 ^o C). Когда это происходит, последовательно включенные диоды Шоттки разрушаются, что приводит к снижению сопротивления нити накала [1].Пониженное сопротивление нити накала обеспечивает более высокую плотность тока, иногда вызывая достаточно высокую температуру для плавления ZnO (2000 ^o C).

Рисунок 6: Пример комбинаций плотности тока и длительности импульса, которые вызывают отказ варисторов. Этот график предназначен для конкретного варистора. Для любого другого варистора шкалы могут отличаться от показанных.

Если ток будет продолжаться достаточно долго, энергия, вложенная в варистор, может повысить его температуру до точки теплового разгона из-за отрицательного температурного коэффициента удельного сопротивления материала [1].

Самые высокие импульсные токи с короткой продолжительностью могут вызвать отказ из-за растрескивания (см. Рисунок 5), который обычно возникает на краю варистора, поскольку температура увеличивается больше на краю микросхемы (белая область на рисунке 7). Причина в том, что рост зерен во время спекания часто происходит быстрее во внешней части блока, чем в центре блока, что приводит к меньшему количеству и большему количеству зерен между электродами и, следовательно, к более низкому напряжению пробоя.

Рисунок 7: Типичное тепловое сканирование варистора, работающего в импульсном режиме при сильном токе

На рисунке 6 показаны условия, при которых могут возникать трещины и проколы.Для данного варистора красная сплошная линия показывает случаи, при которых может произойти растрескивание, а черной пунктирной линией — случаи, когда может произойти прокол.

Отказы из-за многоимпульсной молнии

Почему мы говорим о многоимпульсной молнии? Что ж, наблюдения за молниями и данные об искусственно инициированных молниях, обобщенные в [6], показывают, что почти 70% ударов молний между облаками и землей включают от двух до 26 ударов. У этих ударов средний геометрический интервал между ударами составляет около 60 мс.Они также могут иметь продолжительный ток с интервалом между ударами до нескольких сотен миллисекунд. Типичная многоимпульсная последовательность показана на рисунке 8.

Рисунок 8: Пример многоимпульсной молнии

Многоимпульсная молния только что описанного типа важна, потому что она способна вызывать повышение температуры, которое приводит к только что обсужденным видам отказов, в то время как единичный импульсный разряд — нет. Например, в исследовании Sargent et al [4] половина набора 18-миллиметровых образцов MOV была подвергнута многоимпульсному импульсу 8/20 скачков при номинальном токе.Эти образцы показали признаки повреждения, тогда как другая половина образцов, испытанных при однократном скачке напряжения 8/20 при номинальном токе, повторяемом с интервалами 60 секунд или более, не показала никаких повреждений. В другом многоимпульсном тесте Руссо и др. [7] без сбоев подвергли MOV 60 импульсам 20 кА 8/20 с интервалом 60 секунд. Но когда такой же тип MOV подвергся всего лишь пяти скачкам 20 кА 8/20 с интервалом в 50 мс, произошел сбой. В этих случаях отказ варистора, вероятно, был вызван накоплением тепла из-за относительно большой тепловой постоянной времени варисторов (рисунок 9), что проиллюстрировано для одиночного выброса с использованием теплового моделирования, как показано на рисунке 10 (подробности см. В [8]).

Рисунок 9: Тепловая постоянная времени варистора

Рисунок 10: Пример повышения температуры в MOV 25 мм после одного скачка напряжения 10/63 6 кА

Как отмечалось ранее, в исследовании Sargent и др. анализ неисправных 18-миллиметровых образцов MOV, подвергнутых испытанию многоимпульсным взрывом, показал образование около канала проводимости нового аморфного материала, для которого, как считалось, требуется местная температура. около 1000 ^o C. Тепловое моделирование предполагает, что это повышение температуры произойдет, если импульсная мощность будет сосредоточена примерно в 2% от объема MOV.Это важное наблюдение, потому что расчет энергии, поглощенной при испытании на многоимпульсные импульсы, показал, что повышение температуры MOV составило бы только 231 ^— ° C, если бы распределение температуры было однородным, что намного меньше температуры, которая, как считается, вызывала ущерб.

Результаты Sargent и др. предполагают, что критерием отказа MOV является локальное повышение температуры до 1000 ^o ° C (или его окрестности). Итак, для рассматриваемого MOV нам нужно определить, может ли локализованная область достигать 1000 ^o C.На рисунке 11 показано дополнительное повышение температуры, которое происходит, когда импульс, использованный для создания рисунка 10, применяется к тому же MOV второй раз через 30 мс. Дополнительное повышение температуры происходит из-за относительно большой тепловой постоянной времени MOV, которая не позволяет MOV рассеивать много тепловой энергии (и, следовательно, охлаждение) до того, как наступит второй скачок. Повышение температуры теперь находится в красной области выше 1000 ^o ° C, где ожидается отказ. Это пример того, как варистор может быть разрушен многоимпульсными скачками.

Рисунок 11: Пример повышения температуры для MOV 25 мм, подвергшегося двум скачкам напряжения 10/63 6 кА

При другом взгляде на эффекты многоимпульсной молнии, исследование Чжана и др. [5] исследовало прогрессирование отказа варисторов при множественных ударах молнии, используя серию пятиимпульсных групп из 8/20 разрядов молнии, имеющих пульс. интервалы 50 мс и амплитуды импульсов, установленные при номинальном токе разряда 20 кА. Время между приложением одной группы импульсных токов к варистору и следующей группой импульсных токов составляло 30 минут, что позволяло вернуться к исходным условиям.

Варисторы считались вышедшими из строя, когда изменение исходного напряжения варистора более чем на ± 10% U _{1 мА} ; ток утечки I _{, т.е.} превысил 20 мкА; или произошло прямое повреждение (обычно в результате растрескивания кромок). Среднее изменение уровня U _{1 мА} и I _{, т.е.} для серии групп импульсов показано на рисунке 12.

Рисунок 12: Напряжение варистора U _{1 мА} и ток утечки I _{, т. Е. Изменение варистора} при множественном импульсном токе молнии (источник: Zhang et al [5])

Рисунок 12 показывает, что в отсутствие постоянного тока одиночный многоимпульсный импульс не доставил достаточно энергии на MOV, чтобы вызвать отказ.Многократное применение многоимпульсной пачки в конечном итоге приводило к отказу.

Таким образом, возможно, что одиночный неразрушающий многоимпульсный импульс вызывает отказ MOV от будущих многоимпульсных пакетов, о чем свидетельствует постоянно увеличивающийся ток утечки. Это кондиционирование можно рассматривать как своего рода ускоренный процесс износа.

Микроструктурное исследование вышедших из строя варисторов показало, что после нескольких ударов молнии размер зерна уменьшился, а доля Bi в межзеренно-пограничном слое значительно увеличилась.Эти эффекты были совокупным результатом множественных токов молнии и были вызваны тепловым повреждением и повреждением структуры границ зерен из-за температурного градиента термического напряжения. Это повреждение в конечном итоге привело к отказу MOV. Обратите внимание, что при однократном испытании на помпаж этот механизм износа будет пропущен.

Комментарии

Похоже, что повторяющиеся колебания MOV изменяют его микроструктуру, и понимание того, как это происходит, важно для понимания того, как MOV выходят из строя.Что вызывает некоторые вопросы. В частности, является ли деградация микроструктуры кумулятивной, как показано на текущем графике на предыдущем рисунке? Или эффекты деградации скрыты до тех пор, пока не достигнут критической точки, как показано на графике напряжения на предыдущем рисунке? Ответ, вероятно, будет зависеть от величины и расстояния между скачками, и может быть порог величины скачка и интервал между скачками, ниже которого не происходит значительного ухудшения характеристик. Чтобы ответить на вопросы, необходимы дополнительные исследования.

Испытания короткими одиночными импульсами высокой амплитуды (например, 6 кВ, 3 кА 8/20) обычно используются для оценки отказа варистора. Этот тип испытания может вызвать режим отказа, отличный от режима отказа варистора, подверженного многоимпульсным ударам молнии с меньшей амплитудой (например, растрескивание или износ). Одноимпульсные испытания также могут пропустить сбои по накоплению тепла, которые могут вызвать многоимпульсные молнии, особенно многоимпульсные молнии, которые включают постоянный ток.

Дело в пункте

Возвращаясь к отказу, описанному в начале, сработавшая вспышка молнии с множественными обратными ударами была зарегистрирована во время эксперимента с молниями.Эта вспышка повредила УЗИП, даже несмотря на то, что номинальное значение Imax для УЗИП (определенное с помощью одного импульсного теста) было намного выше, чем зарегистрированный пиковый ток освещения [9]. Почему?

Как указано в [10], причиной отказа была продолжающаяся текущая часть многоимпульсной последовательности, а продолжающийся ток не учитывается в рейтинге Imax. Продолжающийся ток накапливал достаточно энергии в MOV, чтобы вывести его из строя.

Другое соображение

Поскольку мы обычно живем в среде с многоимпульсной вспышкой молнии, типичный график снижения характеристик (созданный с помощью одиночных скачков), как показано на рисунке 13, необходимо изменить, если он будет использоваться для MOV, который был установлен для защиты от многоимпульсных молний. .В частности, линии на Рисунке 13, возникающие в результате (повторного) применения одиночных скачков, вероятно, необходимо будет уменьшить, чтобы учесть эффект разрушения микроструктуры, предложенный исследованиями Zhang и др. [5].

График многоимпульсного снижения характеристик может быть создан путем повторения многоимпульсного группового теста Чжана таким же образом, как это использовалось для создания диаграммы снижения номинальных характеристик на рис. 13, но теперь с использованием многоимпульсных групп вместо одиночных выбросов. Так, например, для линии с одним попаданием группа скачков с относительно узкой формой волны будет применена при токе, который вызовет сбой во втором приложении.Затем процесс будет повторяться с использованием групп скачков с более широкими формами волны. Результатом будет что-то вроде верхней строки на Рисунке 13.

Рисунок 13: Типичные кривые снижения мощности для MOV

Точно так же амплитуда тока будет уменьшена так, что a для линии с двумя ударами вторая группа скачков вызовет отказ в третьем приложении, и процесс будет повторяться с использованием групп скачков с более широкими формами волны. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет создано достаточно линий для адекватной характеристики продукта.

Заключительное примечание

Для получения дополнительной информации о варисторах см. Стандарт IEEE PC62.33 ™ на методы испытаний и рабочие характеристики металлооксидных варисторных компонентов защиты от импульсных перенапряжений [11].

Сводка

Процесс изготовления варистора и статистические колебания свойств, которые обычно возникают в поликристаллических материалах, приводят к тому, что варисторы имеют неоднородные электрические свойства. В результате несколько токопроводящих дорожек с низким пробивным напряжением несут большую часть тока и становятся более горячими.Если температура этих путей достигает значения около 1000 ^o ° C, происходит плавление и MOV разрушается. В случае 18-миллиметровых MOV это повышение температуры произойдет, если неоднородности в MOV вызывают концентрацию импульсной мощности примерно в 2% от объема MOV (2% могут отличаться в других размерах MOV). Это повышение температуры могло быть причиной отказа прокола, отмеченного в случае длительных скачков низкой амплитуды.

В случае кратковременных скачков большой амплитуды отказ MOV может произойти из-за растрескивания до того, как произойдет плавление.На линиях электропередачи могут возникать одиночные кратковременные скачки большой амплитуды, поэтому установленные таким образом параметры MOV могут быть подходящими для применений в линиях электропередач

Для защиты от молнии более важными могут быть характеристики, полученные при многоимпульсном испытании. Это связано с тем, что многоимпульсный удар молнии часто является движущей силой повышения температуры, поскольку он вызывает накопление энергии в MOV из-за его большой тепловой постоянной времени. Вот почему важно многоимпульсное тестирование, поскольку одно импульсное испытание может пропустить сбои, которые могут вызвать многоимпульсные молнии, в частности, износ, и особенно многоимпульсные молнии, которые включают постоянный ток.И чаще всего молнии многоимпульсного типа. При построении кривых снижения характеристик может потребоваться учитывать эффект ухудшения микроструктуры из-за повторяющихся многоимпульсных скачков.

Понимание механизма того, как помпаж MOV изменяет его микроструктуру, важно для понимания того, как MOV выходят из строя. Это тема, требующая дальнейшего изучения.

Список литературы

1. Jinliang He, Варисторы на основе оксида металла: от микроструктуры к макрохарактеристикам , John Wiley and Sons, 2019
2. М.Бартковяк, «Локализация тока, неравномерный нагрев и отказы варисторов ZnO», Осеннее собрание Общества исследования материалов, Бостон, Массачусетс, 1-5 декабря 1997 г.
3. Гордон Пайк, «Пробой ZnO-варисторов мощными электрическими импульсами», Sandia Report SAND2001-2160 , июль 2001.
4. Р. А. Сарджент, Г. Л. Данлоп и М. Дарвениза. «Влияние многократных импульсных токов на микроструктуру и электрические свойства металлооксидных варисторов», IEEE Transactions по электрической изоляции Vol.27 No. 3, June 1992.
5. Chunlong Zhang, Hongyan Xing, Pengfei Li, Chunying Li, Dongbo Lv и Shaojie Yang, «Экспериментальное исследование режима отказа варисторов ZnO при множественных ударах молнии», Electronics, , февраль 2019 г.
6. CIGRE WG C4.407, «Параметры молнии TB549 для инженерных приложений», 2013 г.
7. А. Руссо, Х. Чжан и М. Тао, «Множественные выстрелы по SPD — дополнительные испытания», Международная конференция по молниезащите (ICLP) , Шанхай, 2014 г.
8. A.R. Мартин, «Влияние многократных вспышек молнии на устройства защиты от перенапряжения, использующие MOV», в журнале Compliance Magazine , ноябрь 2017 г., стр. 32–39.
9. С. Дж. Ян, С. Д. Чен, Ю. Дж. Чжан, W.S. Донг, Дж.Г. Ван, М. Чжоу, Д. Чжэн и Х. И Хуэй, «Анализ срабатывания молнии дает новое представление о влиянии сверхтока на устройства защиты от перенапряжения», http://www.ten350.com/papers/icae- conghua.pdf, 2011.
10. М. Мэйтум, «Технический бюллетень CIGRÉ (Совет по большим электрическим системам) (TB) 549 (2013) Параметры молнии для инженерных приложений», Конференция группы инженеров по защите решений для телекоммуникационной отрасли , Литтлтон, Колорадо, 2014 г.
11. Стандарт IEEE PC62.33 ™ на методы испытаний и значения характеристик для металлооксидных варисторных элементов защиты от импульсных перенапряжений

Варисторы — обзор | ScienceDirect Topics

b Варисторы на основе оксида цинка.

Металлооксидные варисторы — это класс полупроводниковых устройств, которые демонстрируют очень нелинейные вольт-амперные характеристики и которые нашли широкое применение в качестве защитных устройств электрических цепей от переходных скачков напряжения (Matsuoka, 1971; Harnder et al., 1972). Коммерчески доступные варисторы изготавливаются путем спекания порошка оксида цинка с оксидом висмута и рядом других добавок, точный состав которых является частной информацией.

Обычно чистый оксид цинка ведет себя как изолятор, и его можно сделать проводящим только путем изменения стехиометрии, например, путем добавления избыточного цинка (Heiland et al., 1959). Однако, например, при добавлении небольших количеств оксида висмута материал демонстрирует неомическую электрическую проводимость.Это необычное поведение побудило нескольких исследователей исследовать его происхождение, чтобы оптимизировать его (Моррис, 1973; Левинсон и Филипп, 1975; Бернаскони, и др., , 1976; Моррис и Кан, 1975). Большинство из них постулировали наличие непрерывного межкристаллитного слоя с высоким сопротивлением, разделяющего зерна оксида цинка и действующего как электрический барьер. Основываясь на наличии слоя, Левинсон и Филипп (1975) смогли объяснить нелинейные ВАХ с точки зрения тока Шоттки и туннелирования Фаулера-Нордхейма.

Однако эксперименты Морриса и Кана (1975) по исследованию системы ZnO – Bi ₂ O ₃ , ​​прототипа коммерческого материала, показывают, что непрерывная межзеренная пленка не образуется вокруг зерен оксида цинка и, следовательно, не может учитывать варисторное поведение материала. Во-первых, при использовании всего лишь 0,008 m / o Bi ₂ O ₃ , ​​что должно быть едва достаточно для покрытия зерен, было продемонстрировано варисторное поведение. Во-вторых, они заметили, что фаза Bi ₂ O ₃ появляется на стыках трех и четырех зерен с двугранным углом примерно 60 ° — явно слишком большим углом, чтобы она могла смачивать зерна оксида цинка и образовывать сплошное зерно. пограничная пленка.В-третьих, как Оже-спектроскопический анализ, так и спектроскопический анализ ионного рассеяния на поверхностях изломов показывают, что, хотя граница зерен сильно обогащена Bi, она быстро спадает на расстоянии не более 2 нм. Это расстояние соответствует оценке верхнего предела поглощения Гиббса для чистого Bi ₂ O ₃ на оксиде цинка, тем самым показывая, что на зернах присутствует поглощенный слой, а не пленка.

Ситуация была дополнительно прояснена путем получения электронного изображения с высоким разрешением (Clarke, 1978) коммерчески доступного варистора ZnO, включающего Bi ₂ O ₃ , ​​CoO, MnO, Cr ₂ O ₃ и Sb ₂ О ₃ .Эти наблюдения показывают, что богатая фаза Bi ₂ O ₃ локализуется на стыках трех и четырех зерен, и во многих случаях можно увидеть, что она резко обрывается, как на рис.16 и как обнаружено (Morris and Cahn, 1975). в материале прототипа. В этих случаях двугранный угол, образованный контактом с зернами оксида цинка, отличен от нуля и находится в диапазоне 12–85 °. Изменение объясняется как возможным изменением состава в богатой фазе Bi ₂ O ₃ от одного места к другому, так и любой анизотропией поверхностной энергии оксида цинка.Кроме того, на многих из этих границ зернограничные дислокации могут наблюдаться по их контрасту деформации вдали от стыка трех зерен. Их присутствие снова указывает на отсутствие межзеренной пленки, вывод, который подтверждается изображением границы решеткой.

Рис. 16. Тройной переход зерна в коммерческом варисторе ZnO. Темная область на стыке — это богатая фаза Bi ₂ O ₃ , ​​которая не простирается вдоль границы, о чем свидетельствует наличие зернограничных дислокаций (указано стрелкой).

Относительно толстая пленка видна на некоторых границах зерен, как было показано на изображении полос решетки на рис. 17, но это необычно. Предварительная работа предполагает, что образование межзеренной пленки имеет кристаллографическое происхождение, поскольку оно происходит только на границах, которые являются как прямыми, так и очерченными базисной плоскостью в одном из соседних зерен (Clarke, 1977). Это явно область, заслуживающая дальнейшего изучения, поскольку она позволяет впервые изучить микроскопические аспекты смачивания.

Рис. 17. Изображение решетки из того же материала варистора, что и на рис. 16, показывающее необычно толстую межзерновую пленку P.

В чем разница между характеристиками варистора и обычными резисторами?

20 августа 2020 г.

1. Введение варистора

«Варистор » — резистивное устройство с нелинейными вольт-амперными характеристиками.Он в основном используется для ограничения напряжения, когда цепь подвергается перенапряжению, и поглощения избыточного тока для защиты чувствительных устройств. Материал корпуса резистора варистора — полупроводник, который представляет собой устройство защиты с ограничением напряжения. Используя нелинейные характеристики варистора, когда между двумя полюсами варистора возникает перенапряжение, варистор может ограничивать напряжение до относительно фиксированного значения напряжения, тем самым обеспечивая защиту последующей цепи.Основными параметрами варистора являются напряжение варистора, токовая нагрузка, емкость перехода, время отклика и т. Д.

2. Принцип работы варистора

Когда напряжение, приложенное к варистору ниже его порогового значения, ток, протекающий через он чрезвычайно мал, что эквивалентно резистору с бесконечным сопротивлением. Другими словами, когда приложенное к нему напряжение ниже его порогового значения, это эквивалентно переключателю в выключенном состоянии.

Когда напряжение, приложенное к варистору, превышает его пороговое значение, ток, протекающий через него, резко увеличивается, что эквивалентно резистору с бесконечным сопротивлением.Другими словами, когда приложенное к нему напряжение превышает его пороговое значение, он эквивалентен замкнутому переключателю.

3. Меры предосторожности для варистора

(1) Необходимо убедиться, что непрерывное рабочее напряжение не превышает максимально допустимого значения при максимальных колебаниях напряжения, в противном случае срок службы варистора будет сокращен;

(2) Когда между линией питания и землей используется варистор, иногда напряжение между линией и землей повышается из-за плохого заземления.Поэтому обычно используется варистор с более высоким номинальным напряжением, чем при линейном использовании.

4. Функция варистора

Какая польза от варистора? Самая большая особенность варисторного генератора заключается в том, что когда приложенное к нему напряжение ниже его порогового значения «UN», ток, протекающий через него, чрезвычайно мал, что эквивалентно закрытому клапану. Когда оно превышает UN, его значение сопротивления становится меньше, так что ток, протекающий через него, резко увеличивается и влияние на другие цепи не изменяется, тем самым уменьшая влияние перенапряжения на последующие чувствительные цепи.Используя эту функцию, вы можете подавить ненормальное перенапряжение, которое часто возникает в цепи, и защитить цепь от повреждения из-за перенапряжения.

5. Тип применения варистора

Различные случаи использования, цель применения варистора, напряжение / ток, действующие на варистор, должны быть разными.

Поэтому требования к варисторам тоже разные. Для правильного использования очень важно различать эту разницу.

В зависимости от назначения варисторы можно разделить на две категории:

① Варистор для защиты

② Варистор для функции схемы

6.Типы варисторов

Тип подавления перенапряжения: относится к варистору, используемому для подавления переходных перенапряжений, таких как грозовые перенапряжения и рабочие перенапряжения. Возникновение таких переходных перенапряжений является случайным и непериодическим. Пиковый ток и напряжение могут быть очень высокими. Большинство варисторов попадают в эту категорию.

Тип высокой мощности: относится к варистору, используемому для поглощения непрерывных групп импульсов, которые появляются периодически, например, варистор, подключенный к импульсному преобразователю мощности, где импульсное напряжение появляется периодически, и период известен, а значение энергии может как правило, рассчитывать Пиковое значение напряжения невелико, но из-за высокой частоты его появления средняя мощность довольно велика.

Высокоэнергетический тип: относится к варистору, используемому для поглощения магнитной энергии в больших катушках индуктивности, таких как катушки возбуждения генератора и катушки подъемного электромагнита. Для этого типа применения основным техническим показателем является способность поглощать энергию.

Функция защиты варистора может многократно повторяться в большинстве приложений, но иногда она также превращается в «одноразовое» защитное устройство, такое как предохранитель. Например, варистор с короткозамыкающими контактами, подключенный параллельно некоторым нагрузкам трансформатора тока.

7. Базовое исполнение варистора

(1) Характеристики защиты. Когда ударная вязкость источника удара не превышает заданное значение, предельное напряжение варистора не может превышать выдерживаемое ударное напряжение, которое может выдержать защищаемый объект.

(2) Характеристики ударопрочности, т. Е. Сам варистор должен выдерживать указанный ударный ток, энергию удара и среднюю мощность при последовательных множественных ударах.

(3) Имеются две характеристики срока службы: первая — это срок службы при непрерывном рабочем напряжении, то есть варистор должен быть способен надежно работать в течение указанного времени (часов) при заданных условиях температуры окружающей среды и напряжения системы; второй — ударопрочность, то есть он может надежно выдержать заданное количество ударов.

(4) После того, как варистор вмешивается в систему, помимо защиты предохранительного клапана, он также вызывает некоторые дополнительные эффекты, так называемый «вторичный эффект», который не должен снижать нормальную рабочую производительность. системы.Необходимо учитывать три основных фактора: один — это емкость самого варистора (от десятков до десятков тысяч PF), второй — ток утечки под системным напряжением, а третий — связь нелинейного тока варистор через сопротивление источника. Влияние на другие схемы.

8. Основные параметры варистора

Номинальное напряжение варистора (В)

Относится к значению напряжения на варисторе при прохождении импульсного тока с заданной длительностью (обычно длительность 1 мА обычно меньше 400 мс).

Коэффициент напряжения

Это относится к отношению значения напряжения, генерируемого, когда ток варистора составляет 1 мА, к значению напряжения, генерируемому, когда ток варистора составляет 0,1 мА.

Максимальное предельное напряжение (В)

Пиковое значение напряжения на варисторе при максимальном пиковом токе импульса Ip, которое варистор может выдержать, и заданной форме волны.

Степень остаточного давления

Когда ток через варистор имеет определенное значение, напряжение, генерируемое на двух его концах, называется остаточным напряжением этого значения тока.Коэффициент остаточного напряжения — это отношение остаточного напряжения к номинальному напряжению.

Пропускная способность (кА)

Пропускная способность также называется расходом, который относится к максимальному значению импульсного (пикового) тока, который может проходить через варистор при определенных условиях (указанный интервал времени и количество раз , применяя стандартный импульсный ток).

Ток утечки (мА)

Ток утечки также называется током ожидания, который относится к току, протекающему через варистор при указанной температуре и максимальном постоянном напряжении.

Температурный коэффициент напряжения

Относится к скорости изменения номинального напряжения варистора в заданном температурном диапазоне (температура 20 ° C ~ 70 ° C), то есть когда ток через варистор остается постоянным, а температура изменяется на 1 ° C, варистор Относительное изменение напряжения на устройстве.

Текущий температурный коэффициент

Это относится к относительному изменению тока, протекающего через варистор, когда температура изменяется на 1 ° C, когда напряжение на варисторе остается постоянным.

Коэффициент нелинейности напряжения

Относится к отношению значения статического сопротивления к значению динамического сопротивления варистора при заданном приложенном напряжении.

Сопротивление изоляции: относится к значению сопротивления между выводным проводом (выводом) варистора и изолирующей поверхностью резистора.

Статическая емкость (PF)

Относится к внутренней емкости самого варистора.

номинальная мощность

Работа в течение 1000 часов при определенной температуре окружающей среды 85 ° C, чтобы изменение напряжения варистора составляло менее 10% от максимальной мощности.

Максимальный ударный ток (8/20 мкс)

Импульсируйте варистор с определенным импульсным током (форма волны 8/20 мкс) один или два раза (каждый интервал 5 минут), чтобы изменение напряжения варистора оставалось в пределах 10% от максимальный импульсный ток.

9. Принцип работы варистора

Принцип защиты поглотителя перенапряжения: когда варистор находится в состоянии готовности, по сравнению с защищаемым электронным компонентом, он имеет очень высокий импеданс (несколько мегаом) и не влияет на характеристики схемы оригинального дизайна.Но когда появляется мгновенное импульсное напряжение (когда оно превышает напряжение пробоя поглотителя перенапряжения), полное сопротивление поглотителя перенапряжения становится низким (всего несколько Ом) и вызывает короткое замыкание. Таким образом, электронные продукты или более дорогие компоненты должны быть защищены.

Мы являемся оптовиками варисторов , если вы заинтересованы в нашей продукции, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Защита цепи | TVS — Варисторы, MOVs

9685–3000

968–3000

968–3000 2-ND

495-3684-1-ND

495-3684-6-ND

4

Digi-Reel®

Digi-Reel®

В

Digi-Reel®

Digi-Reel®

V

9216 0

0 руб.26000

1,484,147 — Немедленно

Bourns Inc.

Bourns Inc.

1

CG0603MLA-18KETR-ND CG0603MLA-9000DUK-ND-ND -CG0603MLA- -ND-NIP-ND-9-N-N-N-N-D-N-N-N-D-N-D-N-9-N-D-N-D-N-D-9-N-N-N-D-N-D-9-N-9 ® MLA

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

14 В

18 В

19,8 В

22 В

24,2 В

30 А

0.10J

1

130 пФ при 1 МГц

-55 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0603 (1608 метрическая система)

$ 0,36000

173,989 — Немедленно

TDK Corporation

TDK Corporation

1

445-2561-2-ND 445-2561-1-ND 445-2561-6-ND 9000

AVRL

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

—

10 В

—

39 В

—

—

—

1

1.1 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0402 (1005 метрическая система)

$ 0,36000

48,370 — Немедленно

TDK Corporation

TDK Corporation

1

445-2533-2-ND 445-2533-1-ND 445-2533-6-ND

AVR-M

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

—

5.5 В

6,4 В

8 В

9,6 В

3 A

0,02 Дж

1

100 пФ при 1 кГц

-40 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0402 (1005 метрическая система)

$ 0,38000

402 233 — Немедленно

EPCOS — TDK Electronics

EPCOS — TD6 9000 4 9004 966 9000 4 9004 966 9000 4 -3418-2-ND 495-3418-1-ND 495-3418-6-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

—

5.6 В

6,4 В

—

—

10 A

—

1

180 пФ при 1 кГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0402 (1005 метрическая)

$ 0,38000

86,557 — Немедленно

EPCOS — TDK Electronics

EPCOS — TDK Electronics

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

—

5.6 В

150 В

—

—

—

—

1

0,9 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Монтаж на поверхности, MLCV

0402 (1005 метрическая)

$ 0,40000

202 422 — Немедленно

EPCOS — TDK Electronics

EPCOS — TDK Electronics

-ND 495-3414-1-ND 495-3414-6-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

—

5.6 В

6,4 В

—

—

30 A

—

1

470 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Монтаж на поверхности, MLCV

0603 (1608 метрическая система)

$ 0,54000

138 089 — Немедленно

Электронные компоненты Panasonic

Электронные компоненты Panasonic

5000 000 TR 000 000 -ND P122038DKR-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

—

500 V

04 — 900 V

—

—

—

1

—

-55 ° C ~ 125 ° C

—

Поверхностный монтаж

0402 (1005 метрическая система)

VA РИСТОР 470В 1.2KA DISC 7MM

$ 0,38000

11,977 — Немедленно

Bourns Inc.

Bourns Inc.

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT)

Активный

300 В

385 В

423 В

470 В

517 В

1,2 кА

30J

126 пФ при 1 кГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Сквозное отверстие

Диск 7 мм

$ 0.46000

259,737 — Немедленно

TDK Corporation

TDK Corporation

1

445-2537-2-ND 445-2537-1-ND 445-2537-6-ND

AVR-M

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

—

5,5 В

6,4 В

8 В

9,6 В

30 А

0.09J

1

650 пФ при 1 кГц

-40 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0603 (1608 метрическая система)

$ 0,51000

97,150 — Немедленно

Электронные компоненты Panasonic

Электронные компоненты Panasonic

1

10-EZJ-P0V080DATR-ND 10-EZJ-P0VD0000DACT-9-EZJ-P0V080DACT-9-EZJ-P0V080DACT-9 ND

EZJP

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

—

5.6 В

7,2 В

8 В

8,8 В

1 A

—

1

22 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Поверхность Крепление, MLCV

0402 (1005 метрическая система)

2594-2-ND 495-2594-1-ND 495-2594-6-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

25 В

31 В

35.1 В

39 В

42,9 В

30 A

0,30 Дж

1

90 пФ при 1 МГц

-55 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Крепление на поверхность, MLCV

0603 (1608 Метрическая)

$ 0,39000

28641 — Немедленно

AVX Corporation

AVX Corporation

1

9004-25000 478-2546-1-ND 478-2546-6-ND

TransGuard®

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

13 В

18 В

22.95 В

25,5 В

28,05 В

20 A

0,05 Дж

1

65 пФ при 1 МГц

-55 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Монтаж на поверхности, MLCV

0402 (1005 метрическая система)

$ 0,49000

141,597 — Немедленно

Bourns Inc.

Bourns Inc. CG0603MLC-05ECT-ND CG0603MLC-05EDKR-ND

ChipGuard® MLC

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

—

—

—

—

—

1

0.5 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0603 (1608 метрическая система)

$ 0,39000

81,030 — Немедленно

Bourns Inc.

Bourns Inc.

1

CG0603MLC-05LETR-ND CG0603MLC-05LECT-ND CG0603MLC-051909 CG0603MLC-051908 CG0603MLC-05190D Катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

—

5 V

—

—

—

—

—

1

0.5 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0603 (1608 метрическая система)

$ 0,39000

26,932 — Немедленно

Bourns Inc.

Bourns Inc.

1

CG0603MLC-3.3LETR-ND CG0603MLC-3.3LECT-ND CG0603MLC-ND1908 CG0603MLC-3.308 CG0603MLC-3.3LED® Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

—

3.3 В

—

—

—

—

—

1

0,5 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Крепление на поверхность, MLCV

0603 (1608 метрическая система)

$ 0,42000

78 014 — Немедленно

Bourns Inc.

Bourns Inc. -05LGCT-ND CG0402MLC-05LGDKR-ND

ChipGuard® MLC

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

00 Active

—

—

—

—

—

1

0.5 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0402 (1005 метрическая система)

$ 0,42000

66,377 — Немедленно

Bourns Inc.

Bourns Inc.

1

CG0402MLC-3.3LGTR-ND CG0402MLC-3.3LGCT-ND CG0402KR-3.3L CG0402KR-3.3 Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

—

3.3 В

—

—

—

—

—

1

0,5 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Крепление на поверхность, MLCV

0402 (1005 метрическая система)

0,52000 долл. США

7,227 — Немедленно

AVX Corporation

AVX Corporation

1

-2498-1-ND 478-2498-6-ND

TransGuard®

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

2.3 В

3,3 В

4 В

5 В

6 В

30 A

0,10 Дж

1

1450 пФ при 1 кГц

-55 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0603 (1608 метрическая система)

$ 0,48000

22088 — Немедленно

66 Электронные компоненты Panasonic 0 1

9176 P13682TR-ND P13682CT-ND P13682DKR-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

—

—

—

—

—

1

—

-55 ° C ~ 125 ° C

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0603 (1608 метрическая)

0 руб.52000

50,172 — Немедленно

Bourns Inc.

Bourns Inc.

1

CGA0402MLC-24GTR-ND CGA0402MLC-24GCT4020005CGA0402MLC-24GCT40200050005 ® MLC

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

—

24 В

—

—

—

—

—

1

0.5 пФ при 1 МГц

-40 ° C ~ 85 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0402 (1005 метрическая система)

$ 0,47000

75,633 — Немедленно

TDK Corporation

TDK Corporation

1

445-2549-2-ND 445-2549-1-ND 445-2549-6-ND

AVR-M

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

—

28 В

35 V

39 V

43 V

100 A

0.30J

1

430 пФ при 1 кГц

-40 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0805 (2012 метрическая система)

$ 0,56000

49,933 — Немедленно

Корпорация AVX

Корпорация AVX

1

478-VCAS06LC18X500TPTR-ND 478-VCAS06LC18X500050004 478-VCAS06LC18X500050004 478-VCAS06LC18X50005-ND-ND-ND 9-ND-ND 9-ND-1000 Q200, StaticGuard

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

14 В

18 В

25 В

32.5 В

40 В

30 A

0,05 Дж

1

50 пФ при 1 МГц

-55 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0603 ( 1608 Метрическая)

$ 0,50000

36000 — Немедленно

AVX Corporation

AVX Corporation

1

478-6255-2-ND 1-ND 478-6255-6-ND

—

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

20 V

26 V

30.6 В

36 В

41,4 В

30 A

0,30 Дж

1

82 пФ при 1 кГц

-55 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Крепление на поверхность, MLCV

0603 (1608 Метрическая)

$ 0,45000

57,266 — Немедленно 20,000 — Завод

Littelfuse Inc. ND F2259CT-ND F2259DKR-ND

MLA

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Active

5 В

15,9 В

18,7 В

21,5 В

20 А

0,05 Дж

1

70 пФ при 1 МГц

-55 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0402 (1005 метрическая система)

$ 0,45000

24,405 — Немедленно

Littelfuse Inc. F2258CT-ND F2258DKR-ND

MLA

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Активный

0 4 V.5 В

7,1 В

8,95 В

10,8 В

20 А

0,05 Дж

1

220 пФ при 1 МГц

-55 ° C ~ 125 ° C (TA)

—

Поверхностный монтаж, MLCV

0402 (1005 метрическая система)

.