Jak je varistor označen na desce?

Každý, kdo se setkal s elektronickým zařízením, si pravděpodobně všiml, že název většiny elektronických součástek končí na „obchod“. Rezistor, tranzistor, tyristor, stabistor.

Podívejme se na další součást elektronických obvodů. Nazývá se varistor a je to rezistor, jehož odpor se mění v závislosti na velikosti použitého napětí.

Varistor (Variable Resistor) se překládá jako proměnný odpor. A takto je varistor označen na schématech zapojení.

Písmeno U vedle lomítka znamená, že odpor elektronické součástky závisí na napětí. Na schématech je varistor obvykle označen dvěma písmeny RUa za ně vložte do obvodu sériové číslo varistoru (1, 2, 3.).

Varistor je polovodičová součástka vyrobená lisováním z prášku karbidu křemíku (SiC) nebo oxidu zinečnatého (ZnO). Varistor má symetrickou a nelineární proudově-napěťovou charakteristiku, lze jej tedy použít ve stejnosměrných i střídavých obvodech. Varistory mají kvalitu, která je mimořádně užitečná pro elektrické obvody. Jsou schopny dramaticky změnit svůj odpor, když napětí překročí určitou provozní prahovou hodnotu.

V případě napěťového impulsu schopného poškodit elektronické zařízení varistor téměř okamžitě změní svůj odpor ze stovek megaohmů na desítky ohmů, to znamená, že zkratuje napájecí obvod, takže před varistorem vždy Je instalována běžná pojistka.

Dříve byly pro takovéto ochranné účely instalovány svodiče plněné plynem, ale jejich výkon a spolehlivost nelze s parametry varistorů srovnávat. Například diskový varistor bez vývodů a zapájený přímo do desky plošných spojů má dobu odezvy nepřesahující několik nanosekund.

Varistor je zapojen paralelně k napájecímu obvodu. Při absenci nebezpečných napěťových impulzů je proud, který jím protéká, malý a varistor neovlivňuje činnost obvodu, protože se v podstatě jedná o dielektrikum.

Pokud dojde k přepěťovému impulsu, varistor v důsledku nelinearity charakteristiky sníží svůj odpor téměř na nulu. Zátěž se posune a absorbovaná energie se rozptýlí jako teplo. Varistor nemá setrvačnost, takže po „odříznutí“ pulsu okamžitě získá opět velmi vysoký odpor.

Pokud byl přepěťový impuls příliš velký a silný, pak varistor selže. Někdy jeho tělo praskne, nebo se dokonce rozdělí na více částí.

Stává se, že v případě problémů v elektrické síti je velmi nápomocný varistor, který přijímá vysokonapěťový impuls a přispívá k rychlému přerušení obvodu. V tomto případě zůstává hlavní část obvodu nepoškozená. Na fotografii je napájecí zdroj z projektoru, který selhal po přepětí v napájecím zdroji 220V.

Po výměně pojistky byl provoz projektoru plně obnoven. Nebyly potřeba žádné složité opravy kromě výměny pojistky a samotného varistoru. Takto může jeden malý detail zachránit drahé zařízení.

Parametry varistoru.

Hlavní parametry varistorů:

• Napětí klasifikace varistoru (Varistor Voltage). Jedná se o hodnotu napětí, při které protéká varistorem proud 1 mA. Tento parametr není funkční a je spíše podmíněný. Při výběru varistoru byste měli věnovat pozornost parametrům, které budou probrány níže;
• Maximální přípustné napětí – ACrms. U varistorů je střídavé napětí specifikováno jako střední kvadratická hodnota (rms) napětí. Toto je velikost střídavého napětí, při kterém se varistor „spustí“ a začne jím procházet proud, čímž plní své ochranné funkce;
• Maximální přípustné napětí – DC. Stejné jako maximální přípustné střídavé napětí, ale pro stejnosměrný proud. Hodnota tohoto parametru je zpravidla větší než u střídavého proudu. Uvádí se také ve voltech (V);
• Maximální upínací napětí. Toto je maximální napětí, které varistor vydrží bez poškození. Zpravidla se udává pro konkrétní velikost proudu procházejícího varistorem. Při překročení mezního napětí dojde k poruše varistoru. V tomto případě pouzdro varistoru praskne na dvě části nebo se dokonce rozpadne na kusy.
• Maximální absorbovaná energie v joulech (J). Jedná se o hodnotu maximální pulzní energie, kterou může varistor odvést ve formě tepla, aniž by hrozilo zničení samotného varistoru;
• Doba odezvy je doba, během které varistor přejde z vysokoodporového stavu do nízkoodporového stavu při překročení maximálního povoleného napětí. U široce používaných varistorů je tato hodnota několik desítek nanosekund (ns). Například 25 ns.
• Přípustná odchylka (Varistor Voltage Tolerance) – přípustná odchylka kvalifikačního napětí varistoru. Uvádí se v procentech – %. Může být ±5%, ±10%, ±20% atd. V označení importovaných varistorů je hodnota tolerance zakódována do označení varistoru písmenem. Například pro varistory Joyin je akceptováno následující označení: K – ±10 %, L – ±15 %, M – ±20 %, P – ±25 %. Tedy pro varistor typu JVR-07N391K – odchylka není větší než ±10 %.

Při výběru varistorů pro elektronické obvody je lepší odkázat na katalogový list konkrétního varistoru. To by bylo rozumnější řešení, jelikož na pouzdro dovezených varistorů je aplikována pouze hodnota kvalifikačního napětí, podle které je poměrně obtížné posuzovat parametry ochranného prvku.

Aplikace varistorů.

Pro běžnou 220 voltovou síť jsou instalovány ochranné varistory s provozním napětím 275 – 420 voltů. Zde je příklad spolehlivě chráněné přepěťové ochrany.

Tato přepěťová ochrana je chráněna třemi varistory. To znamená, že pronikání impulsu je spolehlivě blokováno nejen fázovým obvodem, ale také nulovým obvodem. Varistor RU1 stojí mezi fází a nulovým vodičem. Poskytuje základní ochranu. Další dva RU2 a RU3 jsou zapojeny mezi fází a zemí a mezi nulou a zemí. Velmi často nastává situace, kdy je na celé ulici nefunkční veškeré elektronické vybavení domácnosti všech uživatelů. Vycházely dokonce televizní pořady o takových případech, kdy tisíce lidí nevěděly, na koho podat žalobu u soudu.

A celá podstata spočívá v tom, že na napájecím vedení, které napájí, řekněme, ulici nebo mikrodistrict, místo fáze a nuly, šla fáze podél obou vodičů. To je pro nechráněné vybavení domácnosti téměř jistá smrt. To znamená, že mezi vodiči N a PE by nemělo být žádné napětí, pokud je vše normální. Pokud se na vodiči N objeví fáze, varistor RU2 bezpečně přemostí chráněnou jednotku. Toto je jeden příklad použití varistorů v silových obvodech spotřební elektroniky.

Miniaturní vícevrstvé varistory se již dlouho používají v obvodech mobilních telefonů, aby je chránily před statickou elektřinou. Varistory se také používají ke spolehlivé ochraně počítačových konektorů a pinů mikroprocesorů před stejnou statickou elektřinou. Varistory jsou široce používány v automobilové elektronice a telekomunikačních zařízeních.

Varistory najdeme ve vstupních obvodech napájecích zdrojů. Zde je fotografie varistoru 391KD14 na desce redundantního zdroje.

A zde je v obvodu zabezpečovacího zařízení Granit instalován varistor FNR-14K391 pro ochranu jeho napájení před napěťovými rázy v napájecím zdroji 220V.

Varistor najdete i na deskách elektronického předřadníku pro zářivky. Na obrázku je varistor MYG-10K471 instalovaný v obvodu elektronického předřadníku pro čtyři lineární zářivky. Na desce je označen jako RU.

Varistory pro ochranu spotřební elektroniky jsou běžně dostupné ve formě disku se dvěma vývody. Čím větší je průměr disku, tím silnější napěťový impuls může varistor absorbovat. Pulzní výkon nebo energie, kterou může varistor „uhasit“, se obvykle měří v joulech (J).

Zde je například několik varistorů. Hodnota průměru varistoru v milimetrech se obvykle zadává do označení samotného varistoru, například JVR-07N391K (průměr – 7 mm).

Průměr největšího varistoru typu MYG-14K391 zobrazený na fotografii je 14 mm. (~70 J), o něco menší varistor MYG-10K471 – 10 mm. (~45 J) a malý JVR-07N391K – 7 mm. (~30 J).

V závorkách je uvedena hodnota absorpční energie v joulech (J). Jak vidíte, varistor má největší průměr 14 mm. je schopen uhasit energii nebezpečného pulzu 70 joulů, přičemž nejmenší varistor má průměr 7 mm. schopný uhasit pouze 30 joulů. Podle průměru varistoru lze tedy nepřímo usuzovat na jeho maximální absorpční energii. Je zřejmé, že je vhodnější instalovat do elektronických obvodů varistory navržené pro vysokou absorpci energie. Dále se doporučuje instalovat do obvodu dva stejné varistory, zapojené paralelně.

Existují také varistory pro instalaci SMD. Vzhledově připomínají SMD diody, a proto jsou poměrně těžko rozeznatelné.

Mezi tuzemské varistory patří produkty značek CH2-1A, CH1-2-1, VR-4V atd.

Varistory mají samozřejmě nevýhody, ale ve srovnání s plynovými výboji nejsou tak významné. Za prvé, varistory mají poměrně velký šum na nízkých frekvencích a také mění své parametry v čase a vlivem teploty.

Stojí za zmínku, že mezi ochrannými součástmi je kromě varistoru další elektronická součást – supresor. Jedná se o tzv. ochrannou diodu neboli transil. Svými funkcemi (nikoli však konstrukcí!) je poněkud podobný varistoru, má však větší rychlost a zpravidla se používá v nízkonapěťových obvodech.

Kromě varistorů s nízkým výkonem, které se používají k ochraně domácího vybavení, vyrábí průmysl velmi výkonné varistory pro vysoká napětí a proudy. Používají se v trafostanicích a jsou vždy součástí systémů ochrany před bleskem.

Při instalaci varistorů do podomácku vyrobených konstrukcí je třeba mít na paměti, že někdy, když nastanou kritické podmínky, mohou varistory „explodovat“, a aby byla instalace a další radioelektronické komponenty chráněny před následky takového „výbuchu“, “ snaží se je umístit do ochranných štítů. Pokud porovnáme varistory vyrobené z karbidu křemíku a oxidu zinečnatého, pak jsou podle odborníků vhodnější ty druhé.

Varistor je druh polovodičového rezistoru s funkcí pojistky pro chráněný obvod. Princip činnosti varistoru je založen na prudkém a rychlém poklesu jeho elektrického odporu, když se napětí na kontaktech zvyšuje. To znamená paralelní způsob připojení zařízení k části obvodu, kterou je třeba obejít.

V normálním režimu je varistor neaktivní – je potřeba při špičkových napěťových rázech, které mohou poškodit chráněný obvod. Zvýšení potenciálového rozdílu vede k toku proudu přes varistor a přebytečná energie je zařízením uvolňována v tepelné formě. Navenek typický varistor vypadá jako tablet se dvěma anténními vodiči a je podobný kondenzátoru, liší se od něj použitým značením.

Základní parametry a značení varistorů

Tento typ polovodičových součástek je k dispozici ve dvou variantách. Nízkonapěťové varistory pracují při napětí v rozsahu od 3 do 200 Voltů, používají se v domácích zařízeních. Vysokonapěťové jsou schopné reagovat na napětí až 20 000 Voltů a používají se v průmyslu.

Označením zařízení můžete pochopit nejen jeho účel (a odlišit jej od kondenzátoru), ale také získat představu o hlavních charakteristikách.

Například varistor označený 20d421k má průměr 20 milimetrů, prahové otevírací napětí 420 voltů a písmeno k označuje přípustnou odchylku tohoto napětí rovnou 10 %. To znamená, že toto zařízení může pracovat již tehdy, když je na jeho kontakty (378 – 420) přivedeno napětí 42 voltů.

Na elektrických schématech je varistor označen zkratkou znrX, kde X je počet zařízení v daném úseku obvodu.

Kontrola varistoru – kontrola, ohmmetr a multimetr

Když je toto polovodičové zařízení spuštěno, uvolňuje se značné teplo a varistor může shořet. K tomu dochází, když je špičkové napětí vysoké, když je aplikováno po dlouhou dobu, nebo když dojde ke kombinaci obou faktorů.

Existuje několik způsobů, jak zkontrolovat další výkon varistoru:

• Vnější kontrola. Nemělo by být odmítnuto, protože mnoho moderních obvodů je pevně zabaleno a narušení integrity vnějšího pláště zařízení lze snadno přehlédnout. Případné praskliny, bobtnání nebo ztmavnutí na tělese varistoru svědčí o jeho selhání.
• Vytočte pomocí multimetru. Spolehlivě zkontrolovat funkčnost varistoru multimetrem přímo na desce nelze – budete muset připájet alespoň jeden kontakt. Důležité je měřit v obou směrech vzájemnou záměnou sond. Volič režimu multimetru musí být nastaven na buňku „kontrola diody“, obvykle je vedle ní symbol diody a ikona akustické indikace. Celý varistor díky svému výraznému odporu nezvoní.
• Měření ohmmetrem nebo megaohmmetrem. Ohmmetr by měl být nastaven na maximální hodnotu u většiny domácích spotřebičů to jsou 2 megaohmy. Na stupnici mohou být označeny jako 2000K nebo 2M. Teoreticky by měl být naměřený odpor nekonečný, v praxi může ohmmetr ukázat hodnotu odporu pracovního varistoru 1,5. 2 MegaOhm. Pokud testujete varistor megohmetrem, je důležité nastavit správnou hodnotu napětí na jeho svorkách. U výkonných měřicích přístrojů může být vyšší než prahové napětí pro otevření varistoru. Jednoduše řečeno, během testovacího procesu může dojít k spálení polovodičové pojistky.

V praxi není použití multimetru k diagnostice zdraví varistorů tak běžné, protože ve většině případů postačí externí vyšetření. Při výměně spálené pojistky byste měli věnovat pozornost technickým vlastnostem jejího předchůdce, jinak nový varistor selže mnohem rychleji nebo nebude plnit svou bočníkovou funkci a poškodí celou elektronickou jednotku.