Setiap peranti elektronik yang disertakan dalam rangkaian memerlukan perlindungan daripada melebihi nilai ambang arus atau voltan. Pelbagai fius dan pemutus litar digunakan untuk perlindungan semasa, tetapi varistor paling kerap digunakan untuk melindungi peranti daripada lebihan voltan. Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan prinsip operasi varistor, ciri-cirinya, kelebihan dan kekurangan komponen elektronik ini.
Kandungan
Apakah varistor dan di mana ia digunakan
Varistor - Ini adalah perintang boleh ubah yang diperbuat daripada bahan semikonduktor, yang mampu menukar rintangan elektriknya bergantung kepada voltan yang dikenakan padanya.
Prinsip operasi komponen elektronik sedemikian berbeza daripada perintang dan potensiometer konvensional. Standard perintang mempunyai nilai rintangan yang tetap pada bila-bila masa, tanpa mengira voltan dalam litar, potensiometer membolehkan anda menukar rintangan secara manual dengan memutar tombol kawalan. Tetapi varistor mempunyai ciri voltan arus simetri bukan linear dan rintangannya bergantung sepenuhnya pada voltan dalam litar.
Disebabkan oleh sifat ini, varistor digunakan secara meluas dan berkesan untuk melindungi rangkaian elektrik, mesin dan peralatan, serta komponen elektronik, papan dan litar mikro, tanpa mengira jenis voltan. Mereka mempunyai kos pembuatan yang rendah, boleh dipercayai dalam penggunaan dan mampu menahan beban yang tinggi.
Varistor digunakan dalam pemasangan voltan tinggi sehingga 20 kV dan dalam pemasangan voltan rendah dari 3 hingga 200 V sebagai pengehad voltan. Pada masa yang sama, mereka boleh bekerja dalam rangkaian dengan arus ulang alik dan dengan arus terus. Ia digunakan untuk mengawal dan menstabilkan arus dan voltan, serta dalam peranti pelindung lonjakan. Digunakan dalam reka bentuk penapis rangkaian, bekalan kuasa, telefon mudah alih, SPD dan SPE lain.
Jenis dan prinsip operasi
Apabila beroperasi dalam keadaan biasa, varistor mempunyai rintangan yang besar, yang boleh berkurangan apabila voltan melebihi nilai ambang. Iaitu, jika voltan dalam litar meningkat dengan ketara, maka varistor melepasi dari keadaan penebat ke keadaan konduktif elektrik dan, disebabkan oleh kesan longsoran dalam semikonduktor, menstabilkan voltan dengan menghantar arus besar melalui dirinya sendiri.
Varistor boleh berfungsi dengan voltan tinggi dan rendah dan, dengan itu, dibahagikan kepada dua kumpulan peranti yang mempunyai prinsip operasi yang sama:
- Voltan tinggi: mampu beroperasi dalam litar dengan nilai semasa sehingga 20 kV (digunakan dalam sistem perlindungan rangkaian dan peralatan, dalam peranti perlindungan lonjakan).
- Voltan rendah: voltan terkadar untuk jenis komponen ini berbeza dari 3 hingga 200 V (digunakan untuk melindungi peranti elektronik dan komponen peralatan dengan arus 0.1 - 1A dan dipasang pada input atau output sumber kuasa).
Masa tindak balas Varistor pada lonjakan kuasa adalah kira-kira 25 ns, yang merupakan nilai yang sangat baik, tetapi dalam beberapa kes tidak mencukupi. Oleh itu, pengeluar komponen elektronik telah membangunkan teknologi untuk pembuatan perintang smd, yang mempunyai masa tindak balas 0.5 ns.
Varistor semua jenis diperbuat daripada silikon karbida atau zink oksida dengan mensinter bahan ini dengan pengikat (resin, tanah liat, kaca) pada suhu tinggi. Selepas menerima unsur semikonduktor, ia dilogamkan pada kedua-dua belah dengan pematerian logam plumbum untuk sambungan.
Penandaan, ciri utama dan parameter
Setiap pengeluar varistor melabelkan produknya dengan cara tertentu, jadi terdapat sejumlah besar pilihan penetapan dan tafsirannya. Varistor Rusia yang paling biasa ialah K275, dan komponen buatan asing yang popular ialah 7n471k, kl472m dan lain-lain.
Penamaan varistor CNR-10d751k boleh ditafsirkan seperti berikut: CNR – varistor oksida logam; d - bermakna komponen itu dalam bentuk cakera; 10 ialah diameter cakera; 751 – voltan tindak balas untuk peranti ini (pengiraan berlaku dengan mendarabkan dua digit pertama dengan 10 kepada kuasa yang sama dengan digit ketiga, iaitu, 75 kali 10 kepada darjah pertama, kita mendapat 750 V); k - sisihan dibenarkan voltan undian, iaitu 10% dalam mana-mana arah (l - 15%, M - 20%, P - 25%).
Ciri utama varistor adalah parameter berikut:
Voltan pengelasan - voltan pada nilai arus tertentu yang mengalir melalui varistor (biasanya nilai ini ialah 1mA). Tetapan ini bersyarat dan tidak menjejaskan pemilihan peranti;
Voltan maksimum yang dibenarkan – julat voltan (RMS atau RMS), di mana varistor mula menurunkan rintangannya;
Tenaga penyerapan maksimum - ciri yang menunjukkan nilai tenaga yang varistor hilang dan tidak gagal apabila terdedah kepada satu nadi (diukur dalam joule);
Arus lonjakan maksimum – menormalkan masa kenaikan dan tempoh nadi semasa (diukur dalam ampere);
Kapasiti ialah parameter yang sangat penting, yang diukur dengan keadaan tertutup dan frekuensi tertentu (jatuh kepada sifar jika arus besar dikenakan pada varistor);
Toleransi - sisihan daripada beza potensi nominal dalam kedua-dua arah (ditunjukkan sebagai peratusan).
Masa tindak balas - selang masa yang mana varistor melepasi dari keadaan tertutup ke terbuka (biasanya beberapa puluh nanosaat).
Kebaikan dan keburukan varistor
Kelebihan penting perintang bukan linear (varistor) ialah operasinya yang stabil dan boleh dipercayai pada frekuensi tinggi dan beban berat. Ia digunakan dalam banyak peranti yang beroperasi dengan voltan dari 3 V hingga 20 kV, ia agak mudah dan murah untuk dihasilkan dan cekap dalam operasi. Faedah penting tambahan ialah:
- kelajuan tindak balas tinggi (nanosaat);
- hayat perkhidmatan yang panjang;
- keupayaan untuk memantau penurunan voltan (kaedah inersia).
Walaupun komponen elektronik ini mempunyai banyak kelebihan, ia juga mempunyai kelemahan yang mempengaruhi penggunaannya dalam pelbagai sistem. Ini termasuk:
- bunyi frekuensi rendah semasa operasi;
- penuaan komponen (kehilangan parameter dari masa ke masa);
- kapasitansi besar: bergantung kepada voltan dan jenis elemen, berada dalam julat dari 70 hingga 3200 pF dan menjejaskan prestasi peranti;
- pada nilai voltan maksimum, kuasa tidak hilang - ia terlalu panas dengan ketara dan gagal pada nilai voltan maksimum jangka panjang.
Pemilihan Varistor
Untuk memilih varistor yang betul untuk peranti tertentu, anda perlu mengetahui ciri-ciri sumber kuasanya: rintangan dan kuasa denyutan sementara. Nilai semasa maksimum yang dibenarkan ditentukan, antara lain, dengan tempoh pendedahannya dan bilangan ulangan, oleh itu, apabila memasang varistor dengan nilai semasa puncak yang dipandang rendah, ia akan gagal dengan cepat.Ringkasnya, untuk perlindungan peranti yang berkesan, perlu memilih varistor dengan voltan yang mempunyai margin kecil kepada nominal.
Juga, untuk operasi bebas masalah komponen elektronik sedemikian, kadar pelesapan tenaga haba yang diserap dan keupayaan untuk kembali dengan cepat ke keadaan operasi biasa adalah sangat penting.
Penetapan pada rajah dan pilihan untuk menyambungkan varistor
Pada skim varistor biasanya dilambangkan, sama seperti perintang biasa, tetapi dengan U ditambah di sebelah garis miring. Ciri ini menunjukkan dalam rajah bahawa elemen ini mempunyai pergantungan rintangan pada voltan dalam litar. Juga pada gambarajah pendawaian elemen ini ditandakan dengan dua huruf R dan U dengan penambahan nombor siri (RU1, RU2 ... dll.).
Terdapat sejumlah besar pilihan untuk menyambungkan varistor, tetapi perkara biasa untuk semua kaedah ialah komponen ini disambungkan selari dengan litar kuasa. Oleh itu, jika tiada nilai denyutan voltan berbahaya, arus yang mengalir melalui varistor mempunyai nilai yang kecil (disebabkan oleh nilai rintangan yang besar) dan tidak menjejaskan prestasi sistem dalam apa jua cara. Apabila voltan lampau berlaku, varistor menukar rintangan kepada nilai yang kecil, beban dijauhkan, dan tenaga yang diserap dilesapkan ke ruang sekeliling.
Artikel yang serupa:
