1. Varistor "es un dispositivo resistivo (no polar) con características de voltaje-amperio no lineal. Se utiliza principalmente para la sujeción de voltaje cuando el circuito está sujeto a sobretensión, absorbiendo el exceso de corriente para proteger dispositivos sensibles. El nombre en inglés es " "Voltage Resistencia dependiente" se abrevia como "VDR" o "Varistor"
Principio de funcionamiento:
el varistor es un dispositivo de protección limitador de voltaje. Utilizando las características no lineales del varistor, cuando la sobretensión aparece en ambos extremos del varistor no lineal, el varistor puede sujetar la tensión a un valor de tensión relativamente fijo, realizando así la protección del circuito subsiguiente. Comprensión del proceso de implementación específico: cuando el voltaje aplicado a través del varistor es menor que su voltaje de umbral, la corriente que fluye a través de él es extremadamente pequeña, lo que equivale a una resistencia con resistencia infinita. Es decir, cuando la tensión que se le aplica es inferior a su umbral, actúa como un interruptor abierto. Cuando el voltaje aplicado a través del varistor es más alto que su voltaje de umbral, la corriente que fluye a través de él aumenta bruscamente, lo que equivale a una resistencia con una resistencia infinitesimal. Es decir, cuando la tensión que se le aplica es superior a su umbral, equivale a un interruptor cerrado.
Funciones principales:
los varistores se utilizan principalmente para la protección contra sobretensiones transitorias, como rayos y sobretensiones.
Modo de falla:
El varistor se cortocircuitará cuando el voltaje aplicado sea demasiado alto. La ruptura por avalancha del varistor bajo alta tensión hará que el varistor actúe como un shunt.Basado en esta característica, puede prevenir el daño de la carga que puede ser causado cuando la falla del circuito de protección no es detectada. Cuando utilice un varistor, asegúrese de seleccionar un varistor que tenga una durabilidad repetida contra sobretensiones repetidas.
Los varistores SMD son en realidad pequeños dispositivos de protección contra sobretensiones/circuitos antiestáticos. Debido a las diversas especificaciones y tamaños de los varistores de chip, desde productos electrónicos portátiles hasta equipos industriales, puertos de E/S en la placa base (RS232, USB, PS2, VGA, audio) y computadoras portátiles, decodificadores, reproductores de MP3, dispositivos y Los reproductores de DVD son inseparables de la protección de los varistores de chip.
El principio de funcionamiento del varistor de chip:
es equivalente a una resistencia variable, que está conectada en paralelo en el circuito. Cuando el circuito está en uso normal, la impedancia del varistor es muy alta y la corriente de fuga es muy pequeña, lo que puede considerarse como un circuito abierto y casi no tiene efecto en el circuito. Pero cuando llega una sobretensión muy alta, el valor de resistencia del varistor cae instantáneamente (su valor de resistencia se puede cambiar del nivel de MΩ (megohmios) al nivel de mΩ (miliohmios)), de modo que puede fluir a través de una gran corriente, mientras sujeta la sobretensión a un cierto valor. Dado que la capacidad de resistencia a sobretensiones de un varistor depende de su tamaño físico, es posible obtener diferentes valores de sobrecorriente.
La característica más importante del varistor es que cuando la tensión que se le aplica es inferior a su umbral "UN", la corriente que circula por él es muy pequeña, lo que equivale a una válvula cerrada. Cuando la tensión supera a UN, su valor de resistencia se vuelve más pequeño, de modo que la corriente que fluye a través de él aumenta bruscamente y la influencia en otros circuitos no cambia mucho, reduciendo así la influencia de la sobretensión en los circuitos sensibles posteriores. Utilizando esta función, es posible suprimir el sobrevoltaje anormal que a menudo ocurre en el circuito y proteger el circuito de daños causados por sobrevoltaje.
El símbolo del varistor en el circuito
2. Los parámetros del varistor
Los parámetros principales del varistor son: voltaje nominal, relación de voltaje, voltaje de control máximo, relación de voltaje residual, capacidad de flujo, corriente de fuga, coeficiente de temperatura de voltaje, Coeficiente de temperatura actual , coeficiente no lineal de voltaje, resistencia de aislamiento, capacitancia estática, etc.
(1) El voltaje del varistor (VOLTAJE DEL VARISTOR)
MYG05K estipula que la corriente de paso es de 0,1 mA, y el voltaje nominal de MYG07K, MYG10K, MYG14K, MYG20K se refiere al valor de voltaje en ambos extremos del varistor cuando pasa una corriente de CC de 1 mA. El llamado voltaje de varistor es el voltaje de ruptura o voltaje de umbral. Se refiere al valor de voltaje bajo la corriente especificada. En la mayoría de los casos, el valor de voltaje se mide cuando una corriente de CC de 1 mA pasa a través del varistor. El rango de voltaje del varistor de sus productos puede oscilar entre 10 y 9000 V. Se puede seleccionar correctamente según las necesidades específicas. Generalmente, V1mA=1.5Vp=2.2VAC, donde Vp es el valor pico de la tensión nominal del circuito. VAC es el valor efectivo de la tensión nominal de CA. La selección del valor de voltaje del varistor ZnO es muy importante, está relacionada con el efecto de protección y la vida útil. Si la tensión de alimentación nominal de un aparato eléctrico es de 220 V, entonces el valor de la tensión del varistor V1mA=1,5 Vp=1,5×1,414×220 V=476 V, V1mA=2,2 VCA=2,2×220 V=484 V, por lo que la tensión de ruptura del varistor puede ser Elija entre 470-480V.
(2) El voltaje máximo permisible (MAXIMUM ADMISIBLE VOLTAGE)
Este voltaje se divide en AC y DC, si es AC, se refiere al valor efectivo del voltaje AC permitido por el varistor, expresado en ACrms, por lo tanto, bajo la acción del valor efectivo de la tensión alterna se debe seleccionar el varistor con la máxima tensión admisible, de hecho V1mA y ACrms están relacionados entre sí, conociendo la primera también se sabrá la segunda, pero ACrms es más directo al usuario. , el usuario puede seleccionar directamente el varistor adecuado según ACrms según la tensión de funcionamiento del circuito. En el circuito de CA, debe haber: min(U1mA) ≥ (2.2~2.5)Uac, donde Uac es el valor efectivo del voltaje de trabajo de CA en el circuito. El principio de selección del valor anterior es principalmente para garantizar que el varistor tenga un margen de seguridad adecuado cuando se aplique en el circuito de alimentación. Para DC, en el circuito DC debe haber: min(U1mA) ≥ (1.6 2) Udc, donde Udc es la tensión nominal de trabajo DC en el circuito. En el bucle de señal, debe haber: min(U1mA)≥(1,2 1,5)Umax, donde Umax es la tensión máxima del bucle de señal. La capacidad de flujo del varistor debe determinarse de acuerdo con el índice de diseño del circuito de protección contra rayos. En términos generales, la capacidad de flujo del varistor debe ser mayor o igual a la capacidad de flujo del diseño del circuito de protección contra rayos.
(3) Capacidad de flujo (Imax(8/20us))
la capacidad de flujo también se denomina tasa de flujo, lo que significa que en condiciones específicas (con un intervalo de tiempo y tiempos específicos, se aplica una corriente de impacto estándar), se permite que la capacidad de flujo aumente. pasar a través de la piezorresistencia El valor máximo de corriente de pulso (pico) en el dispositivo. La sobretensión general es una o una serie de ondas de pulso. Hay dos tipos de ondas de choque utilizadas en el varistor experimental, una es una onda de 8/20 μs, es decir, la onda de pulso con una cabeza de onda de 8 μs y un tiempo de cola de 20 μs, y la otra es la onda cuadrada de 2 ms. La llamada capacidad de flujo, es decir, el valor máximo de la corriente de pulso máxima es la corriente de pulso máxima cuando el voltaje del varistor no cambia más de ± 10% para la forma de onda de corriente de sobretensión especificada y el número especificado de corrientes de sobretensión cuando el la temperatura ambiente es un valor de 25°C. Para prolongar la vida útil del dispositivo, la magnitud de la sobrecorriente absorbida por el varistor de ZnO debe ser inferior al caudal máximo del producto indicado en el manual. Sin embargo, a partir del efecto de protección, se requiere que el caudal seleccionado sea mayor. En muchos casos, el caudal real es difícil de calcular con precisión, así que elija productos de 2-20 kA. Si el caudal del producto en cuestión no puede cumplir con los requisitos de uso, se pueden usar varios varistores individuales en paralelo.El voltaje del varistor después de la conexión en paralelo permanece sin cambios, y el caudal es la suma de los valores de cada uno. varistor único. Se requiere que las características de voltios-amperios de los varistores conectados en paralelo sean las mismas que sea posible; de lo contrario, se producirán fácilmente derivaciones desiguales y se dañarán los varistores.
(4) La tensión límite máxima (TENSIÓN DE FIJACIÓN (MÁX.))
La tensión límite máxima se refiere al valor de tensión más alto que pueden soportar los dos extremos del varistor, lo que significa que la corriente de impulso especificada Ip pasa a través de los dos extremos del varistor Este voltaje también se denomina voltaje residual, por lo que el voltaje residual del varistor seleccionado debe ser inferior al nivel de voltaje soportado Vo del objeto protegido, de lo contrario no se logrará el propósito de protección confiable, y el valor de corriente de impacto Ip es suele ser grande, por ejemplo 2,5A o 10A, por lo que la tensión límite máxima Vc correspondiente al varistor es bastante grande, por ejemplo, MYG7K471 tiene Vc=775 (cuando Ip=10A).
(5) Energía máxima (tolerancia de energía)
La energía absorbida por el varistor generalmente se calcula mediante la siguiente fórmula W=kIVT(J)
donde I——el valor máximo del varistor que lo atraviesa;
V——la corriente I que lo atraviesa el varistor Cuando el voltaje a través del varistor,
T - duración actual,
k - el factor de forma actual I.
Derecha:
onda cuadrada de 2 ms k=1,
onda de 8/20 μs k=1,4,
10/1000 μs k=1,4.
Para una onda cuadrada de 2 ms, el varistor puede absorber energía hasta 330 J por centímetro cuadrado; para una onda de 8/20 μs, la densidad de corriente puede alcanzar los 2000 A por centímetro cúbico, lo que demuestra que su capacidad de flujo y tolerancia energética son muy grandes.
En términos generales, cuanto mayor sea el diámetro de la hoja del varistor, mayor será su tolerancia energética y mayor será la resistencia a la corriente de impacto.A la hora de seleccionar un varistor, también se debe tener en cuenta que a menudo se encuentra con sobretensiones de baja energía pero alta frecuencia, como decenas de segundos, uno o dos minutos de una o más sobretensiones, entonces se debe considerar la potencia promedio que puede absorber el varistor.
(6) Relación de voltaje: La relación de voltaje se refiere a la relación entre el valor de voltaje generado cuando la corriente del varistor es de 1 mA y el valor de voltaje generado cuando la corriente del varistor es de 0,1 mA.
(7) Potencia nominal
La potencia máxima que se puede consumir bajo la temperatura ambiente especificada.
(8) La corriente pico máxima (CORRIENTE DE SOBRECARGA (8/20 μs)) es
el valor de corriente máxima de un impulso con la corriente de forma de onda estándar de 8/20 μs, y la tasa de cambio del voltaje del varistor todavía está dentro de ± 10%. El valor de corriente máximo de los dos impactos con la corriente de forma de onda estándar de 8/20 μs dos veces, el intervalo de tiempo entre los dos impactos es de 5 minutos y la tasa de cambio del voltaje del varistor todavía está dentro de ± 10%.
(9) Relación de voltaje residual
Cuando la corriente que fluye a través del varistor tiene un valor determinado, el voltaje generado a través de él se denomina voltaje residual de este valor de corriente. La relación de tensión residual es la relación entre la tensión residual y la tensión nominal.
(10) Corriente de fuga
La corriente de fuga, también conocida como corriente de espera, se refiere a la corriente que fluye a través del varistor bajo la temperatura especificada y el voltaje de CC máximo.
(11) Coeficiente de temperatura de voltaje
El coeficiente de temperatura de voltaje se refiere a la tasa de cambio del voltaje nominal del varistor dentro del rango de temperatura especificado (la temperatura es de 20~70 °C), es decir, cuando la corriente que pasa por el varistor permanece constante, El cambio relativo a través del varistor cuando la temperatura cambia en 1°C.
(12) Coeficiente de temperatura actual El coeficiente de temperatura actual
se refiere al cambio relativo de la corriente que fluye a través del varistor cuando la temperatura cambia en 1°C cuando el voltaje a través del varistor se mantiene constante.
(13) Coeficiente no lineal de voltaje
El coeficiente no lineal de voltaje se refiere a la relación entre el valor de la resistencia estática y el valor de la resistencia dinámica del varistor bajo un voltaje aplicado dado.
(14) Resistencia de aislamiento
La resistencia de aislamiento es el valor de resistencia entre el cable conductor (clavija) del varistor y la superficie aislante del cuerpo de la resistencia.
(15) Capacitancia estática
La capacitancia estática se refiere a la capacitancia inherente del propio varistor.
Aunque los varistores pueden absorber mucha energía de sobretensión, no pueden soportar una corriente continua por encima del nivel de miliamperios, lo que debe tenerse en cuenta cuando se utilizan como protección contra sobretensiones. La selección de varistores generalmente elige dos parámetros, el voltaje nominal del varistor V1mA y la capacidad de flujo.
3. La aplicación del varistor
Zv del varistor y la impedancia total del circuito (incluida la impedancia de la fuente de picos Zs) forman un divisor de tensión, por lo que la tensión límite del varistor es V=VsZv/(Zs+Zv). El valor de resistencia de Zv se puede reducir desde el nivel normal de megaohmios hasta varios ohmios, incluso menos de 1Ω. Se puede ver que una gran corriente fluye a través de Zv en un instante, la mayor parte de la sobretensión cae sobre Zs y la tensión de entrada del aparato eléctrico es relativamente estable, por lo que puede desempeñar un papel protector. La curva característica que se muestra en la Figura (3) puede ilustrar su principio de protección. El segmento de línea recta es la impedancia total Zs, y la curva es la curva característica del varistor. Los dos se cruzan en el punto Q, que es el punto de operación de protección. El voltaje límite correspondiente es V, que es el trabajo agregado a la electricidad aparato después de utilizar el varistor Tensión. Vs es la sobretensión, que ha superado el valor de tensión soportada VL del aparato eléctrico.Después de añadir el varistor, la tensión de funcionamiento V del aparato eléctrico es menor que el valor de tensión soportada VL, protegiendo así eficazmente el aparato eléctrico. Las diferentes impedancias de línea tienen diferentes características de protección. Desde la perspectiva del efecto de protección, cuanto mayor sea Zs, mejor será el efecto de protección. Si Zs = 0, es decir, la impedancia del circuito es cero y el varistor no tendrá protección. efecto. La curva descrita en la Figura (4) puede ilustrar la relación entre Zs y las características de protección.
4. Tres voltajes de varistores
(1) Voltaje de trabajo continuo
Nos referimos al voltaje de trabajo permitido (voltaje de control de trabajo): este voltaje se divide en AC y DC. En cuanto a DC, establecemos el límite superior del voltaje de trabajo principalmente para asegurar el varistor. Cuando se utilice en circuitos de potencia, se deberá proporcionar la protección adecuada. Es un límite superior, la tensión en el circuito está por debajo, es una garantía a largo plazo para el varistor, por encima, no hay problema por poco tiempo (en horas).
(2) Voltaje de varistor o voltaje de colapso
Abreviado como V1mA = Vv = Voltaje de varistor, voltaje de varistor: cuando la corriente que pasa es de 1 mA CC, el valor de voltaje en ambos extremos del varistor. El llamado voltaje de varistor es el voltaje de ruptura o voltaje de umbral. Es un indicador de la acción del varistor ante el voltaje, si es superior a este voltaje, el varistor lo bloqueará.
(3). El voltaje de control
generalmente se escribe como Vop = Voltaje operativo. El voltaje de control se refiere al valor de alto voltaje que ambos extremos del varistor pueden soportar. Esto significa que la corriente de impulso especificada Ip pasa a través del varistor. Voltaje, este voltaje también se denomina tensión residual, por lo que la tensión de control (Vp) (tensión residual) del varistor seleccionado debe ser inferior al nivel de tensión soportada Vo del objeto protegido, de lo contrario no logrará una protección fiable.
En términos generales, los varistores a menudo se usan en paralelo con el dispositivo o dispositivo protegido. En circunstancias normales, el voltaje de CC o CA a través del varistor debe ser menor que el voltaje nominal del varistor, incluso cuando la fluctuación de energía es mala. No debe ser mayor que el voltaje de trabajo continuo seleccionado en el valor nominal, y el valor de voltaje nominal correspondiente al valor de voltaje de trabajo continuo es el valor seleccionado. Para la aplicación de protección contra sobrevoltaje, el valor del voltaje del varistor debe ser mayor que el valor real del voltaje del circuito, generalmente V1mA = 1.5Vp = 2.2VAC.
5 Características de los varistores
Nosotros, como su nombre indica, somos varistores, que son muy sensibles a la tensión. Cuando lo usamos, también lo usamos en escenarios especiales. Por ejemplo, un varistor de 471, el varistor de 471, el punto sensible al voltaje de la resistencia está en el punto de 47*10^1=470V, si el voltaje en ambos extremos del varistor de 471 es menor que el del varistor de 470V La resistencia interna es muy, muy grande, lo que equivale a un circuito abierto.
Suponiendo que Vcc = 12 V, si el varistor usa un varistor de 471. Durante el funcionamiento normal, el varistor básicamente no tendrá corriente, porque la impedancia del varistor es demasiado grande en este momento, por lo que casi no hay corriente. trabajo Entonces, dado que la sensibilidad a la presión no funciona en condiciones normales, ¿por qué deberíamos agregarlo?
El voltaje Vcc normal está bien, pero si hay un trueno y un relámpago repentinos en el cielo, simplemente golpea la red eléctrica, entonces la red eléctrica generará un voltaje pico alto en este momento. Aunque habrá protectores contra rayos en la red eléctrica, los protectores contra rayos no pueden absorber todos los picos al 100%, por lo que debe haber energía residual. Si la tensión máxima residual supera los 470 V, la resistencia interna del varistor disminuirá drásticamente en este momento. En este punto, se fija el pico de tensión.
Si hay un voltaje máximo, el varistor fija el voltaje máximo y el voltaje Vcc de 12 V fija el voltaje residual del rayo a 470 V. ¿Es adecuado? ¿La corriente es demasiado alta? 470V es equivalente a ninguna pinza, y lo que se debe quemar ya se quemó, por lo que hay un problema de selección del varistor.
Selección de varistor
Esta es la especificación del varistor. Para el varistor, tenemos que fijarnos más en los parámetros. El primer parámetro, se refiere al voltaje del varistor, aquí es 18 V, y los paréntesis son 15-21,6 V. El voltaje del reóstato es de 18V y hay un error de varios V. Como hay errores, lo que estamos eligiendo es verificar si los errores pueden cumplir con nuestros requisitos de diseño.
Mire estos dos parámetros. Hay un Vac AC y un Vdc DC. Hablemos primero de AC. Si nuestra fuente de alimentación tiene una entrada de varistor 180KD10, si nuestra fuente de alimentación tiene el voltaje de entrada más alto, Vac = 12V, ¿Puedo usar el varistor 180KD10? AC se refiere al valor efectivo.
De hecho, es muy simple, el voltaje de entrada máximo es de 12 VCA, no se puede usar. El voltaje máximo de entrada no puede exceder este voltaje.
Obviamente, Vdc se refiere a que si el voltaje de entrada de nuestra fuente de alimentación es voltaje de CC, entonces podemos usarlo directamente sin exceder los 14V.
El último es este, este es el caudal del varistor, el valor estándar y el valor máximo, es decir, la capacidad de pasar una corriente tan grande.
