Войти Регистрация

Войдите в свой аккаунт

Логин *
Пароль *
Запомнить меня

Создать аккаунт

Поля, отмеченные звездочкой(*) обязательны.
 
Пятница, 06 января 2012 01:02

Применение варисторов

Оцените материал
(2 голосов)
Применение варисторов - 3.5 out of 5 based on 2 votes

Варисторы

Частой причиной выхода из строя оборудования, например, блоков питания, является наличие в сети импульсов перенапряжения. Они могут быть вызваны различными электромагнитными помехами, связанными с грозовыми разрядами, либо с коммутацией и разрядами индуктивных и емкостных элементов цепи, а также соответствующими переходными процессами.

На практике, для защиты элементов цепи от импульсных перенапряжений используют RC-цепочки, LC-фильтры, а также специальные устройства, называемые разрядниками. Разрядники обычно подключаются параллельно защищаемому оборудованию и представляют собой нелинейные резисторы с высоким сопротивлением в обычном состоянии (рабочее открытое состояние), и резко уменьшенным после приложения импульса напряжения.

К числу разрядников обычно относят:

-газонаполненные (искровые) разрядники;
-кремниевые ограничительные диоды, стабилитроны;
-варисторы.

Газонаполненные разрядники характеризуются наиболее широким диапазоном напряжений срабатывания, однако, к их недостаткам следует отнести:

1) недопустимо большое падение напряжения на разряднике, которое может возникать перед его срабатыванием и приводить к повреждению защищаемого объекта.

2) в некоторых случаях, из-за малого напряжения горения газоразрядника в цепях постоянного тока, он не гасится. Поэтому возможен тепловой перегрев и разрушение разрядника за счет остаточного тока.

Кремниевые ограничительные диоды обычно имеют свойство однополярности. Их вольтамперная характеристика (ВАХ), хотя и обладает обычно большой крутизной, но не является симметричной относительно напряжения.

Конечно, допускается возможность встречного включения двух диодов (в комбинации с резисторами для ограничения тока через диод, и конденсатором для фильтрации), однако, альтернативный вариант с одним варистором является более дешевым (ввиду низкой стоимости варисторов) и более простым конструктивно, с учетом малых размеров варисторов, соответственно экономится необходимая площадь монтажа на плате, затраты по монтажу и снижается общая вероятность сбоев в данном узле схемы.

С другой стороны малый объем p - n перехода ограничительного диода значительно снижает величину допустимого импульсного тока. Варисторы за счет рассеивания тока в объеме кристалла допускают значительно большие токи, измеряемые в А и кА.

Ввиду указанных недостатков остальных разрядников, часто наиболее целесообразным решением по защите цепей от импульсов перенапряжения является использование варисторов.

Варистор - резистивный элемент с резко выраженной нелинейной ВАХ и поликристаллической структурой из наиболее популярного для этих целей оксида цинка (ZnO). Симметричность ВАХ варистора является одним из его преимуществ перед ограничительными диодами.

По конструкции корпуса варисторы ПО "Монолит" можно разделить на две основные группы:

1) безвыводные чипы для поверхностного монтажа, размеры от 0805 (2 х 1.25 мм) до 4032 (10 х 8 мм);
2) выводные (окукленный корпус с выводами).

Важное свойство варистора, обеспечивающее безопасность защищаемых объектов от импульсных перенапряжений (помех) и быстрых переходных процессов - его быстродействие (безинерционность). Время срабатывания варисторов существенно меньше постоянной времени термисторов (которое измеряется в единицах секунд).

002

Высокое быстродействие варистора производитель может реализовать, только обеспечив достаточно малую индуктивность выводов изделия. Наименьшей индуктивностью обладают безвыводные варисторы. Время срабатывания варисторов 5 - 25 нс.

Являясь разрядником, варистор, в простейшем случае устанавливается параллельно защищаемой схеме, последовательно с внутренним сопротивлением источника помех (имеется в виду сопротивление линии передачи данных с учетом омического импеданса кабеля). При отсутствии перенапряжения ток, проходящий через варистор, очень мал.

Принцип защиты схемы варистором (рисунок 1) состоит в резком уменьшении его внутреннего сопротивления до долей Ом при возникновении импульса напряжения, и соответствующее шунтирование защищаемого объекта. Результатом является резкое увеличение тока, протекающего через варистор.

Основными параметрами, которых достаточно, чтобы, в основном, характеризовать варистор, можно считать:

1) номинальное (рабочее) напряжение (постоянное Udc или переменное Urms);
2) так называемые ток перегрузки (импульсный) Imax и энергия импульса Wmax;
3) рассеиваемая мощность Pmax.

Что определяют данные параметры?

1. Номинальное напряжение (Urms или Udc) максимальное напряжение, которое должно быть приложено к варистору (в постоянном рабочем режиме). Оно может быть превышено только (кратковременным) импульсом перенапряжения.

2. Величина тока перегрузки и Imax 8/20 характеризует амплитуду, длительность и число импульсов стандартной формы, которые могут быть приложены к варистору в течение всего его срока эксплуатации.
Wmax - энергия, поглощаемая (рассеиваемая) варистором при протекании через него импульса тока 10/1000.
(Символы "8/20" и "10/1000" определяют параметры отдельных импульсов).

3. Параметр Pmax необходимо учитывать, когда варистор не успевает рассеивать тепло в промежутках между приложенными импульсами тока и значительно нагревается. Pmax в основном определяется размерами варистора и конструкцией выводов.

В остальных случаях для выбора варистора достаточно знать Udc или Urms.

В большинстве случаев, выбор конкретного варистора осуществляется по следующим параметрам цепи:

1) по номинальному (рабочему) напряжению цепи определяют Urms (Udc) (с учетом допуска сетевого напряжения, скажем + 10 % к номинальному);

2) уточняют необходимую энергию Wmax.

Некоторым недостатком варистора является его обычно высокая собственная емкость, ограничивающая возможность применения изделий на высоких частотах (из-за соответствующего шунтирования линии малым импедансом). В линиях передачи данные варисторы используют тогда, когда вносимая ими емкость не оказывает существенного влияния на передаваемую информацию (обычно в каталогах значение емкости Сх указано для каждого варистора - для частоты 1 кГц оно составляет от сотен пФ до нескольких тысяч пФ).

Емкостной фактор существенен только в отсутствии тока, проходящего через варистор, т.к. с увеличением приложенного напряжения емкость варистора падает (по нелинейному закону). При максимально допустимом падении напряжения на варисторе, его емкость близка к нулю.

В коаксиальных линиях и высокоскоростных линиях передачи данных (интерфейсах), где требуется малая емкость ограничителя, могут быть использованы многослойные варисторы.

Наоборот, варисторы с повышенной емкостью (0.47 - 4.7 мкФ) могут быть использованы для шумопоглощения. Эта серия также применяется в автомобильной промышленности.

Кроме перечисленных функций варисторы могут применяться, например, в фильтрах - для замены конденсаторов и преобразования частоты сигнала (преимущество перед конденсатором - защита от импульсных воздействий; сокращение общего количества необходимых элементов фильтра).

Варисторы также могут использоваться для стабилизации и преобразования напряжения (в отличие от газоразрядников и ограничительных диодов, рассчитанных только на защиту оборудования от перенапряжения).

Таким образом, применение варисторов в составе защитного оборудования по перенапряжению позволяет:

- обеспечить необходимую защищенность от электромагнитных помех (ЭМП);
- эффективно и просто реализовать функции защиты рисунки 2, 3;
- сократить габаритные размеры устройства в целом 
- обеспечить малый пусковой ток и потери мощности;
- в результате обеспечить долгий гарантийный срок эксплуатации оборудования с исключением сбоев в работе.

Схема защиты от импульсных воздействий напряжения с диодами, в комбинации с резисторами для ограничения тока и конденсаторов для фильтрации, получила наибольшее распространение в последнее время.

Дополнительно в конструкции могут быть использованы разрядники для отвода той части энергии импульсного напряжения, которая не может быть рассеяна диодами. Очень часто эти комбинации могут быть заменены одним многослойным варистором.

Применение варистора позволяет уменьшить затраты по установке (1 вместо 4 компонентов, рисунок 2) и площади печатной платы (рисунок 3), приводящей к сокращению до 30 % стоимости.

005

 

007

 

По сравнению с диодом варистор размера 3.2 х 2.5 мм занимает только ~ 25 % площади на печатной плате.

Оксидноцинковые варисторы являются в настоящее время практически единственным быстродействующим средством защиты сложных и дорогостоящих полупроводниковых систем различного назначения, таких как:
- бытовая электроника (телевизоры, микроволновые печи, бытовая радиоаппаратура и др.);
- устройства промышленной электроники (электродвигатели, схемы управления, релейные схемы, схемы защиты);
- аппаратура средств связи;
- устройства обработки данных;
- оборудование передачи электроэнергии (газоразрядники);
- индикаторные средства (автомобильная электроника, железнодорожный транспорт) и др. области применения.

Источник: amplepro.ru

Прочитано 25745 раз

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Проверки свечей зажигания

Практика показала, что у неработающих свечей чаще всего низкое сопротивление…

Электронный термометр

Если нужно контролировать температуру, скажем, в подвале дома, на чердаке или в любом…
scr-06

Журнал РадиоАматор №6 2011

Название: Радиоаматор Год издания: 2011 Номер: 6 Страниц: 67 Формат: DjVu Размер: 6.26 МБ…

Преобразователь напряжения 12 -220 В на микросхеме CD4047

Данная схема будет полезная там где часто выключают электричество и можно запитать…

Индикатор занятой линии

Полезное устройство, если в квартире имеется несколько телефонных аппаратов в разных…

Автоматическое зарядное устройство на компараторе

Блок питания с автоматическим зарядным устройстве на компаратореБлок питания предназначен…
1

Цветовая маркировка конденсаторов

Часто сталкиваются с тем что попался конденсатор, с цветовым обозначение, а что он…
Схема автомата включения ночной подсветки

Схема автомата включения ночной подсветки

Задумка заключалась в том, чтобы сделать ночную ИК подсветку для камеры видео наблюдения,…
 

ban240x130

Топ

ТЕЛЕФОННАЯ…

Приставка-спикерфон предназначена для громкоговорящей телефонной связи. Занятие линии АТС…

Управление…

Автор разработал программу и устройство для управления различными электро и…

Ветрогенератор для…

Как работает ветрогенератор ? Работа любого ветрогенератора, независимо от того, снабжает…

Импульсный…

Импульсный преобразователь сетевого напряжения Применение импульсного преобразователя…

Импульсный блок…

Импульсный блок питания 180Вт Мощность блока питания — около 180 Вт, выходное напряжение…
Изображение по умолчанию

Эмулятор ключей…

Назначение. Устройство предназначено для считывания, хранения и эмуляции ключей домофонов…
Изображение по умолчанию

Цифровой…

Цифровой вольтамперметр предназначенный для установки в блок питания для отображения…
Изображение по умолчанию

500 схем для…

1. 500 схем для радиолюбителей. Приемники2. 500 схем для радиолюбителей. Усилители…
Изображение по умолчанию

Вольтамперметр на…

Идеологом этой схемы является вот этот вариант http://avr.4mg.com/custom4_1.html захотел…

ИНДИКАТОР УРОВНЯ…

Принципиальная схема индикатора показана на рисунке. Эта схема использовалась для…

Голосовой монитор…

Голосовой монитор (далее – монитор) предназначен для контроля телефонной линии или…

ТАЙМЕР, УПРАВЛЯЮЩИЙ…

В теме представлено таймерное устройство, управляющее освещением багажника ВАЗ-2114, но…

Авторизация