Proč potřebujete varistor v napájecím zdroji?

Tento stručný přehled poskytuje základní informace o konstrukci a principu činnosti metaloxidových varistorů. Jsou uvedeny příklady zapojení varistorů pro ochranu jednofázových a třífázových střídavých obvodů.

úvod

Historie varistorů se začala psát v roce 1975, kdy americký inženýr James D. Trammell získal patent na ochranu elektrických obvodů pohonu před přepětím pomocí varistorů sestávajících z desek z oxidu zinečnatého (ZnO). Od té doby pokročila technologie výroby varistorů kupředu, místo desek se používají granule oxidu zinečnatého a někdy se k nim jako přísada přidávají oxidové granule jiných kovů, odtud název „metal oxide varistory“ nebo v anglické literatuře Metal; Oxidový varistor – MOV .

Ihned je třeba poznamenat, že kromě varistorů se k ochraně obvodů před přepětím používají další komponenty:

• zachycovače plynu;
• TVS diody;
• TSS tyristory;
• kondenzátory pro potlačení šumu.

Uvedené komponenty si navzájem nekonkurují; Například varistory a TVS diody nejsou schopny nahradit lapače plynu. Ty mohou chránit výrobek před přepětím několika kilovoltů a bočníkovými proudy do 100 kA, proto se používají k ochraně před přepětím vznikajícím při výbojích blesku. Zároveň při ochraně obvodů nízkonapěťovými vysokorychlostními signály nemohou plynové bleskojistky konkurovat varistorům a TVS diodám pro svou relativně nízkou rychlost.

Ve složitých systémech s dlouhými přenosovými vedeními umístěnými v blízkosti vedení vysokého napětí a v hlučném prostředí se silným elektromagnetickým rušením se používají všechny výše uvedené ochranné komponenty.

Konstrukce a princip činnosti varistoru

Rýže. 1. Konstrukce varistoru

Provedení varistoru je schematicky znázorněno na Obr. 1. Velikost granulí se pohybuje mezi 20–100 mikrony. Na Obr. Obrázek 2 ukazuje mikrofotografie leštěné a leptané části varistoru. Vlastnosti hranic mezi granulemi jsou částečně podobné polovodičovému pn přechodu, proto lze podle prvního přiblížení varistor považovat za pole diod zapojených sériově a paralelně.

Rýže. 2. Mikrofotografie leštěných a leptaných oblastí varistoru

Mezi základní vlastnosti varistorů patří téměř konstantní úbytek napětí na hranicích granulí, který je 2–3 V a není závislý na velikosti granulí. Maximální napětí varistorů je tedy určeno velikostí a počtem zrn. Pro vysoká napětí se vyrábějí vícevrstvé varistory, jejich konstrukce je v mnohém podobná vícevrstvým keramickým kondenzátorům. Pokud napětí aplikované na varistor překročí maximální napětí varistoru, způsobí poruchu.

Rýže. 3. Proudově-napěťová charakteristika varistoru

Polykrystalickou strukturu varistorů z oxidů kovů je obtížné analyzovat. Experimentální a teoretické studie zaměřené na objasnění fyzikálních procesů probíhajících na hranicích granulí stále probíhají. Ale pro obvodního inženýra jsou údaje uvedené v dokumentaci výrobce a charakteristika proudového napětí varistoru zcela dostačující – je znázorněno na obr. 3. Na obrázku jsou použity následující symboly:

• V_RM – maximální provozní napětí při svodovém proudu normalizované výrobcem;
• I_RM – svodový proud normalizovaný výrobcem;
• I_PP – maximální pulzní proud pro přepěťovou vlnu se specifikovanými parametry;
• V_BR – počáteční napětí průrazu, při kterém svodový proud dosáhne 1 mA;
• V_CL – omezovací napětí.

Kromě výše uvedených parametrů je důležitý také maximální ztrátový výkon. Р _RR a parazitní varistorová kapacita C_V, která se měří při frekvenci 1 MHz a přiloženém napětí 30 mV. Je třeba říci, že varistory se vyznačují dobrou teplotní stabilitou, konstantní hodnota maximálního ztrátového výkonu je udržována až do okolní teploty +125 ° C. Rychlost varistoru, doba jeho odezvy se pohybuje v rozmezí 0,3–0,7 ns.

Rýže. 4. Náhradní obvod varistoru

Ekvivalentní zapojení varistoru je na Obr. 4. V tomto schématu rezistor R_X odráží nelineární odpor varistoru: v závislosti na stavu varistoru může jeho hodnota ležet v rozmezí 0– ∞ při malých proudech lze tento odpor zanedbat. Rezistory R_OFF odráží odpor varistoru při nízkých proudech, jeho hodnota dosahuje 1 GOhm. Rezistor R_ON odráží odpor varistoru při maximálním proudu, jeho hodnota je nepřímo úměrná maximálnímu výkonu Р _RR .

Rýže. 5. Odezva varistoru na impuls s vysokou rychlostí přeběhu

Výkon varistoru je částečně znázorněn na Obr. 5. Je vidět, že odezva varistoru na impuls s rychlostí náběhu cca 700 V/ns nepřesahuje 0,5 ns. Kolísání napětí omezujícího varistor vzniká v důsledku parazitních kapacit a indukčností varistoru a vodičů. Při takto vysoké rychlosti nárůstu pulzu zkušebního napětí ovlivní mezní napětí i malé parazitní kapacity a indukčnosti vodičů, takže bez připojení vodičů není možné izolovat efekt „čistého“ varistoru.

Testování bezpečnostních komponent

Rýže. 6. Vyzkoušejte proudový impuls

Testování ochranných komponent, včetně varistorů, je regulováno řadou norem v závislosti na odvětví. Všechny však používají stejné testovací impulsy napětí a proudu. Na Obr. Obrázek 6 ukazuje tvar pulzu testovacího proudu použitého k testování odolnosti vůči vnějším elektrostatickým výbojům. Doba náběhu proudu by měla být 0,8 ns a hodnota špičkového proudu se bude lišit v závislosti na testované součásti a její aplikaci.

Rýže. 7. Napěťový testovací impuls

Na Obr. Obrázek 7 ukazuje testovací napěťový impuls. Výkon pulzu se vypočítá ve stínované oblasti a samotný pulz je popsán poměrem t1/t2, například 8/20 μs, 5/50 ns, 10/100 ns. Jiné formy impulsu jsou také možné. Výkon a typ impulsu závisí na typu testované součásti a její aplikaci. Typické nastavení testu je znázorněno na obr. 8.

Rýže. 8. Typické nastavení testu

Výše bylo uvedeno, že odezva varistoru na napěťový impuls s rychle rostoucí hranou pouze částečně popisuje výkon varistoru. Proto je spíše orientační odezva varistoru na maximální proud zkušebního impulsu: tato reakce je znázorněna na Obr. 9. Jak je z obrázku patrné, čím větší je amplituda proudu a čím rychlejší je čelo jeho náběhu, tím vyšší je omezovací napětí varistoru. Tento výsledek není překvapivý: výkon varistoru, stejně jako jakýkoli jiný prvek elektrického obvodu, je omezený, takže jeho reakce na vnější vlivy je zpožděná.

Rýže. 9. Reakce varistoru na maximální proud testovacího impulsu

Aplikace varistorů

Upínací napětí varistorů leží v širokém rozmezí, přibližně 10–1000 V, maximální energie jimi rozptýlená se také pohybuje ve velmi širokém rozmezí – od zlomků joulů až po několik tisíc joulů. Proto je jejich rozsah použití extrémně široký: od nízkonapěťových signálových obvodů až po vysokonapěťové výkonové obvody.

Při použití varistorů v nízkonapěťových obvodech je třeba mít na paměti, že kromě vnějších ochranných prvků mají obvodové prvky také zabudovanou ochranu. Paměťové čipy EEPROM například vydrží krátkodobá přepětí až 100 V a přibližně stejnou zabudovanou ochranu mají čipy CMOS.

Rýže. 10. Příklad použití varistoru k ochraně tranzistoru

Rýže. 11. Příklad použití varistoru k ochraně mechanického spínacího kontaktu

Na Obr. Obrázek 10 ukazuje příklad použití varistoru k ochraně tranzistoru před přepětím, ke kterému dochází, když je vypnut v důsledku indukční zátěže. Na Obr. 11 Varistor chrání mechanický spínací kontakt před přepětím. Na Obr. Obrázek 12 ukazuje zapojení varistoru pro ochranu jednofázového elektrického vedení bez uzemnění a s uzemněním.

Rýže. 12. Zapnutí varistoru k ochraně jednofázového elektrického vedení bez uzemnění (a) a s uzemněním (b)

Na Obr. 13 a 14 znázorňují možnosti správné a nesprávné aktivace varistorů při ochraně třífázových obvodů před souběžným a diferenciálním přepětím. Připomeňme, že souosé přepětí je ve všech fázích třífázového obvodu stejné a působí mezi fázemi a zemí, proto je vhodné zahrnutí varistorů, které omezují souosé přepětí mezi fázemi (obr. 13a). ) nedává smysl, musí být zapojeny mezi fázemi a zemí, jak je znázorněno na obr. . 13b. Mezi fázemi je aplikováno rozdílové přepětí, proto musí být varistory, které omezují přepětí, zapojeny mezi fázemi (14b), nikoli mezi fázemi a zemí (14a).

Rýže. 13.Ochrana třífázových obvodů před souosým přepětím. Nesprávná aktivace varistorů (a), správná aktivace (b)

Rýže. 14. Ochrana třífázových obvodů před rozdílovým přepětím. Nesprávná aktivace varistorů (a), správná aktivace (b)

S nabídkou varistorů se můžete seznámit pomocí odkazu.

Kromě použití běžných rezistorů používají napájecí zdroje dva typy specializovaných rezistorů – Varistor и Termistor.
Kromě běžných kondenzátorů se také používají specializované kondenzátory pro potlačení hluku: kondenzátory typu Y и Kondenzátory typu X (nazývají se také kondenzátory třídy ochrany X/Y)

Jako příklad uvedeme kus skutečného obvodu až po usměrňovací můstek, který bych rád zopakoval – obvod je skutečný, i když dojem je, že toto mistrovské dílo je sbírkou pasivních prvků pro ochranu před RF rušením; stránky nějaké učebnice o odrušení.

Rýže. Příklad reálného úseku napájecího obvodu – vf odrušovacího filtru.

Varistor

Varistor – polovodičový rezistor, jehož odpor se mění při změně použitého napětí. Hlavním úkolem varistoru v napájecích zdrojích je ochrana obvodů před přepětím.

Rýže. Princip činnosti varistoru v napájecích zdrojích, zvýšení rychlosti chodu pojistek nebo ochrany proti přepětí.

Varistor je zapínán paralelně ke vstupnímu napětí 220V a je pod tímto napětím vlastně neustále, ale proud v tomto stavu varistorem je velmi malý. V případě napěťového rázu odpor varistoru prudce klesá a proud v tomto stavu může dosáhnout několika tisíc ampér. Navzdory své účinnosti je varistor spíše vzácným hostem v zdrojích ATX, častěji jej lze vidět v přepěťových ochranách nebo v nepočítačových zdrojích.

Rýže. Pro zvýšení rychlosti odezvy ochrany jsou pojistka a varistor spojeny dohromady.

Označení varistoru na desce.

VZ (tiskárna)	MV (nepřerušitelný zdroj napájení)	ZNR (ATX napájecí zdroj)
MOV (nepřerušitelný zdroj napájení)	Z (napájení LED reflektoru)	DNR
žádná fotka	žádná fotka	žádná fotka
RU	RV	VAR
žádná fotka
VDR

Označení varistoru na schématu.

Rýže. Symbol varistoru ve schématu

Vlastnosti použití varistorů.

• Varistory jsou prvkem bez setrvačnosti. Okamžitě zcela obnovuje své vlastnosti, díky čemuž je mimořádně účinný v boji proti impulzním napěťovým rázům.
• Počet pulzů aplikovaných na varistor je ve skutečnosti omezený, to znamená, že časem varistor ztrácí své vlastnosti.

Termistor

Termistor – polovodičový rezistor, jehož odpor se mění s teplotou.
Existují dva typy termistorů
Termistor (NTC termistor) – odpor termistoru klesá s rostoucí teplotou.
posistor (PTC posistor) – odpor termistoru roste s rostoucí teplotou
Použití termistorů v napájecích zdrojích

Rýže. Princip činnosti NTC termistoru v napájecích zdrojích, měkký start.
Hlavním úkolem termistoru v napájecích zdrojích je omezení zapínacího proudu. Po zapnutí napájení má termistor okolní teplotu a odpor několik ohmů. Usměrňovací kondenzátor v okamžiku sepnutí je zátěží nakrátko, v obvodu dojde k proudovému skoku, ale termistor mu nedovolí stoupnout nad mez v závislosti na odporu termistoru. Při průchodu proudu termistorem se tento zahřeje a jeho odpor klesne téměř na desetiny ohmu a pak to neovlivňuje činnost zařízení. Dochází k tzv. měkkému startu.

Identifikace termistoru na desce.

TH	THR	TR
RTH	RT	PTC

Označení termistoru na schématu.

Rýže. Symbol pro termistor ve schématu

V praxi se může vyskytnout kombinace dvou nebo více uvedených označení.

Rýže. Příklad kombinace při označení termistoru

Vlastnosti použití termistorů.

• Termistory jsou inerciální prvek. Zcela obnovuje své vlastnosti až po 5-10 minutách. Ve skutečnosti při krátkodobém výpadku proudu při restartu termistor nefunguje jako ochranný prvek.
• Vývody termistoru jsou chladiče; vývody je nutné ponechat co nejdelší.
• Teplota termistoru ve stavu odporu blízkém nule může dosáhnout až 250 stupňů, je nežádoucí instalovat těleso termistoru v těsné blízkosti jiných prvků.

Kondenzátory pro potlačení hluku

Kondenzátory pro potlačení šumu se dělí na dva typy, X a Y, pro potlačení soufázové a protifázové složky šumu. Každý typ pro svůj vlastní typ rušení.

Jako praktik mohu říci, že název rušení nehraje v principu nakládání s rušením velkou roli. Já osobně jako teoretik vždy zaměňuji pojmy soufázové a protifázové rušení mezi sebou, takže oba rušení dále oddělíme podle principu jejich výskytu.

Kondenzátor X typ

Kondenzátor X typ – kondenzátor pro potlačení rušení vznikajícího mezi fází a nulou (nezaměňovat s uzemněním). Úkolem kondenzátoru X je nepropouštět rušení z vnější sítě do napájecího zdroje a také nepropouštět rušení vytvořené napájecím zdrojem do vnější sítě.

Rýže. Princip činnosti X kondenzátoru.

Označení X kondenzátoru na desce.

Cx	С

Označení X kondenzátoru ve schématu.

Označuje se jako běžný kondenzátor, s příponou x, například Cx

Rýže. Označení X kondenzátoru ve schématu.

Vlastnosti použití X kondenzátorů.

• Kondenzátor je nehořlavý za jakýchkoli podmínek
• Selhání kondenzátoru nezpůsobí úraz elektrickým proudem.
• Kapacita X kondenzátoru, čím větší, tím lepší.
• Kondenzátor X2 s provozním napětím 250V, odolává impulsům do 2.5kV.
• Bez ohledu na kapacitu X kondenzátoru zcela odstraňte rušení je nemožné, můžete ji pouze snížit.

Kondenzátor Y typ

kondenzátor typu Y – kondenzátor pro potlačení rušení vznikajícího mezi

• fáze a zem (nezaměňovat s nulou)
• nula a zem.

Rýže. Princip činnosti Y kondenzátoru.

Y označení kondenzátoru na desce.

Bez obrázku	Bez obrázku
CY	С

Označení Y kondenzátoru ve schématu.

Je označen jako běžný kondenzátor, s příponou Y, například Cy, napětí se může objevit vedle jmenovité hodnoty.

Rýže. Označení Y kondenzátoru ve schématu.

Vlastnosti použití kondenzátorů Y.

• V případě poruchy se kondenzátor rozbije
• Vadný kondenzátor může způsobit úraz elektrickým proudem.
• Kapacita Y kondenzátoru, čím menší, tím lepší.
• Y2 je kondenzátor s provozním napětím 250V, odolává impulsům do 5kV.
• Místo kondenzátoru X lze použít kondenzátor Y, ale ne naopak.
• Bez ohledu na kapacitu Y kondenzátoru zcela odstraňte rušení je nemožné, můžete ji pouze snížit.

Rychle působící diody.

Napájecí zdroje využívají dva typy usměrňovacích diod – univerzální a spínací. Pulzní diody lze klasifikovat jako vysokorychlostní.

Ipr.max., A	Jméno	Корпус	Urev., V	Aktualizace, V	trecovery, ns
1	1N4933. 1N4937	DO-41	50 – 600	1,2	200
1	FR101. FR107	DO-41	50 – 1000	1,2	150-500

Například FR107 1000V, 1A 0,500μs

podíl

1 komentář

vy jste 16. května 2022 11:47

© 2010-2024 — ZIPSTORE.RU Náhradní díly a komponenty pro komerční zařízení

Naše adresa: Moskva, st. Polyarnaya, 31, budova 1. Telefon: +7 495 649 16 77 (Skype, ICQ). Otevírací doba: pondělí – pátek od 9:00 do 18:00; Sobota a neděle je zavřeno. Dodávka po celém Rusku, Bělorusku, Ukrajině, Kazachstánu: Moskva, Podolsk, Sergiev Posad, Istra, Rjazaň, Kursk, Lipetsk, Tula, Ivanovo, Voroněž, Jaroslavl, Tver, Smolensk, Kaluga, Bělgorod, Orel, Tambov, Kostroma, Brjansk, Krasnojarsk , Norilsk, Kemerovo, Novokuzněck, Novosibirsk, Omsk, Barnaul, Irkutsk, Bratsk, Bijsk, Ulan-Ude, Tomsk, Abakan, Čita, Gorno-Altaisk, Kyzyl, Petrohrad, Petrohrad, Vyborg, Vologda, Čerepovec, Murmansk , Syktyvkar, Ukhta, Archangelsk, Severodvinsk, Veliky Novgorod, Petrozavodsk, Gomel, Grodno, Vitebsk, Mogilev, Brest, Minsk, Alma-Ata, Astana, Jerevan, Kyjev, Dněpropetrovsk, Lvov, Taškent, Mogilev-rad, Pskov, Kalining Mar, Ufa, Sterlitamak, Samara, Toljatti, Syzran, Nižnij Novgorod, Arzamas, Saratov, Engels, Perm, Iževsk, Kazaň, Naberezhnye Chelny, Bugulma, Penza, Orenburg, Orsk, Čeboksary, Novocheboksarsk, Ulyanovsk, Kirov, Yoshkar, Kirov, Yoshkar Saransk, Jekatěrinburg, Verchňaja Pyšma, Serov, Čeljabinsk, Magnitogorsk, Snežinsk, Ťumeň, Kurgan, Nižněvartovsk, Surgut, Nadym, Rostov na Donu, Volgodonsk, Taganrog, Volgograd, Volžskij, Krasnodar, Armavir, Usurijkop, Astrakhanivost , Chabarovsk , Komsomolsk na Amuru, Sovětskaja Gavan, Južno-Sachalinsk, Blagoveščensk, Petropavlovsk-Kamčatskij, Mirnyj, Stavropol, Mineralnye Vody, Machačkala, Nalčik, Alušta, Armvastjansk, Džankoj, Kerčopolsko, Evpatoria, Simferja , Feodosia, Jalta. Stránka odpovídá na otázky: Jak opravit, nakonfigurovat, nainstalovat zařízení? Kde si mohu stáhnout dokumentaci (návod, manuál)? Kde mohu vidět číslo dílu? Kde koupit náhradní díly (náhradní díly, zipy), komponenty, příslušenství a termoetikety, účtenku na váhy, termotiskárny čárových kódů, tiskárny účtenek? Servis vah, pokladen, termotiskáren, terminálů pro sběr dat, snímačů čárových kódů: jak je to možné sami? Zajímá vás dostupnost, cena, případně nákup náhradních dílů za hotové nebo bankovním převodem? — požádejte naše manažery. Oficiální stránky společnosti Zipstore.ru.