Свойства
Так как при переключении варистора не возникает других сопутствующих токов, то его используют как устройство защиты от импульсных перенапряжений.
Он выступает в роли шунта, замыкая на себя всю избыточную энергию от напряжения, превышающего пороговое. Изготавливают варисторы из карбида кремния или оксида цинка. Нелинейность характеристик последнего выше.
Низковольтные варисторы работают в диапазоне от 3 до 200 В, а высоковольтные могут использоваться при напряжениях до 20000 В.
При превышении пороговых напряжений через варистор протекают токи в тысячи и десятки тысяч ампер, но благодаря маленькой длительности импульса (от нескольких наносекунд до десятков микросекунд) выделяемая тепловая энергия успевает рассеяться и прибор остается в рабочем состоянии.
Применение в аналоговой технике
Если варистор в схеме используется как аналоговый вычислитель, то одним измерением сопротивления с перекидыванием измерительных щупов с одного контакта на другой не ограничитесь.
Применение варистора в аналоговой вычислительной машине для возведения в степень, извлечения корней и других математических действий требует определенной точности в настройке параметров. В этом случае потребуется построение вольтамперной характеристики, для проверки правильности вычислений.
Как и в предыдущем случае потребуется реостат, предохранитель и два мультиметра. Сначала по первой схеме варистор проверяется на исправность.
Затем второй мультиметр подключается последовательно к варистору в режиме миллиамперметра. Теперь с помощью реостата напряжение на варисторе изменяется от 0 до значения, не достигающее пороговое.
Показания мультиметров записываются с таким шагом изменения напряжения, чтобы можно было по ним нарисовать качественную вольамперную характеристику. В зависимости от получившейся параболы будут добавлены другие нелинейные элементы, чтобы скорректировать ее либо заменен варистор.
Как проверить варистор?
Вот 3 способа, доступных практически каждому:
- Осмотр
- Проверить варистор мультиметром
- Прозвонить цепь.
Начнем с самого простого способа – посмотреть на варистор
Для доступа к нему придется разобрать бытовой прибор и очистить его от пыли. Тут вам понадобится отвертка и щеточка. Запыленность – основная проблема блоков питания.
Поврежденный варистор можно обнаружить по трещинам на корпусе, вздутиям, явным признакам воздействия высоких температур. (Как минимум немного оплавленный корпус, как максимум – следы короткого замыкания).
Мультиметр
Проверить варистор мультиметром довольно просто. Выставляем на мультиметре предел измерения. Выкручиваем его на максимум, как правило это 2 мегаОма (2МОм, 2М, реже 2000К). При измерении, мультиметр должен показывать сопротивление ближе к бесконечности. Зачастую, он показывает 1-2 мегаома.
Касаться варистора руками при измерении нельзя! В таком случае мультиметр покажет вам сопротивление вашего тела, а не варистора.
Прозвон
При прозвоне придется отпаять одну из ножек варистора из цепи. Прозвон, следует осуществлять с разных направлений. Рабочий варистор не прозванивается, что понятно. Ток через него не идет. Сопротивление не позволяет.
Разборка блока питания и поиск неисправности
Ремонт начал с разборки, и проверки предохранителя. При проверке, мультиметр показал бесконечность, что свидетельствует о обрыве предохранителя.
Блок питания после разборки. Расположение предохранителя на плате.
Зачастую, сгоревший предохранитель является лишь следствием, а причину поломки предстоит еще найти. Для этих целей, я использовал лампу накаливания номиналом 100Вт, подкинув ее вместо предохранителя. В нормальном состоянии, она должна загореться (в момент зарядки сетевых конденсаторов), а потом притухнуть. В дежурном режиме, когда потребление блока питания небольшое, лампа может немного загораться, после чего погаснуть. Такое поведение будет циклично повторятся.
Если лампа ярко загорается, то это может говорить о том, что короткое замыкание в первичной цепи, или же на выходах блока питания есть излишняя нагрузка.
Подкинув лампу, та ярко загорелась.
Лампа накаливания ярко горит при подключении.
Что бы проверить, выдает ли блок питания какие то напряжения, я снова подключил тестер к его выходу. В итоге, тот показал присутствие выходных напряжений .
Выходные напряжения с блока питания
Это был хороший знак, осталось лишь определить причину повышенного потребления тока. Сначала, я было подумал на диодный мост, но в самом начале схемы,немного присмотревшись, я увидел подгоревший варистор. Его неисправность было тяжело заметить, так как он был закрыт термоизоляционной трубкой, сняв которую все стало на свои места. Варистор был прогоревший, и явно вышедший из строя.
Варистор после выпаивания с платы
После снятия термоизоляционной трубки все стало на свои места
Падение напряжения на варисторе. В идеале тестер не должен ничего показать.
Проверка функционирования
При неисправности устройств в первую очередь определяется состояние цепей питания, при этом возникает задача, как проверить варистор. Вначале делается внешний осмотр.
Проверяется наличие нагара, почернения или механических повреждений. Если что-либо из этого присутствует – варистор нужно заменить. В противном случае выпаять хоть один вывод.
Без выпаивания контактов измерить сопротивление варистора не получится, так как он соединен параллельно со всей схемой устройства или каким-нибудь его модулем. Поэтому вместо определения сопротивления варистора будет измеряться, в лучшем случае, общее сопротивление всего устройства.
Для выпаивания вывода необходим паяльник, оловоотсос, круглогубцы. Паяльником прогревается площадка вокруг вывода. Оловоотсосом откачивается расплавленный припой. Круглогубцами вынимается вывод варистора из платы.
Затем начинается непосредственная проверка варистора мультиметром или омметром. Переключатель режимов работы устанавливается в положение «измерение сопротивления». Выбирается самая большая шкала измерений (200МОм).
Щупы присоединяются к выводам варистора. Измеряется сопротивление. Затем щупы меняют местами и фиксируют второе значение измеренного сопротивления.
Мультиметр должен показывать значения в десятки МОм. Если хоть в одном замере мультиметр покажет значения отличные от МОм, значит, варистор неисправен и его нужно заменить.
В некоторых устройствах последовательно с варистором стоит предохранитель. Тогда достаточно вынуть его и получим вариант с одним свободным контактом. Выпаивать ничего не нужно.
Дальше следует использовать мультиметр, а как проверяется варистор и проводятся измерения, было описано выше.
Варисторы 07К…20К
Варистор серии 07K, 10K, 14K, 20K – оксидно-цинковый защитный элемент, обладающий способностью мгновенного изменения собственного сопротивления под воздействием подаваемого напряжения. Характерные резко выраженные нелинейные и симметричные вольтамперные характеристики предоставляют возможность эксплуатации варисторов в цепях постоянного, переменного и импульсного тока.
Принцип работы варистора заключается в его способности в считанные наносекунды (до 25 нс) понижать собственное сопротивление до отметки в несколько Ом при воздействии напряжения, превышающего номинальное значение – напряжения срабатывания, ток срабатывания при этом может достигать 100А.
В обычном состоянии сопротивление варистора достигает нескольких сотен МОм, а поскольку подключают варисторы параллельно цепи, то ток через него не проходит и он выступает в роли диэлектрика. Импульсный скачок приводит варистор в действие, понижая его сопротивление – происходит короткое замыкание и перегорает плавкий предохранитель, который должен устанавливаться в обязательном порядке перед варистором, и цепь размыкается.
В момент срабатывания происходит шунтирование излишней нагрузки, поглощаемая энергия (до 282 Дж при импульсе тока 2,5 мс) рассеивается в виде теплового излучения. Габаритные размеры варистора при этом играют значительную роль – общая площадь поверхности варистора имеет пропорциональное влияние на возможность гашения импульса напряжения без разрушения самого устройства.
Варисторы серии 07K, 10K, 14K, 20K имеют форму диска (дисковые варисторы) различной толщины с однонаправленными проволочными выводами радиального типа. Изготавливаются представленные варисторы методом прессования порошкообразного оксида цинка (ZnO).
На корпусе варисторов нанесена маркировка с указанием номинального классификационного напряжения и соответствующего допуска по напряжению (±10%). На образцах варисторов импортного производства при маркировке допуска используют символьное обозначение, например, буква K обозначает допуск ±10%, буква M – допуск ±20%.
Устанавливаются варисторы параллельно защищаемому устройству с помощью пайки выводов. Для достижения максимального уровня защиты рекомендуется использование двух одинаковых варисторов, подключенных параллельно друг другу, и дополнительного плавкого предохранителя, устанавливаемого последовательно перед варисторами.
Применяются предоставленные варисторы 07K, 10K, 14K, 20K для защиты элементов от перенапряжения в источниках и системах электропитания, бытовой и военной технике, телекоммуникационном и измерительном оборудовании.
Подробные характеристики, расшифровка маркировки, габаритные размеры, общее устройство варисторов 07K, 10K, 14K, 20K указаны ниже. Наша компания гарантирует качество и работу варисторов в течение 2 лет с момента их приобретения; предоставляются сертификаты качества.
Проверка по сопротивлению
Перед проверкой нам нужно выпаять один из выводов варистора, делает это для того, чтобы предотвратить утечку тока по другим элементам цепи, что сделает наши измерения не верными, а результат будет ложным.
Теперь переключим наш мультиметр в режим измерения сопротивления на максимальное значение и измерим сопротивление варистора. Если тестер показывает единицу, либо очень высокое сопротивление(МоМы) – то варистор исправен. Но если там низкое сопротивление, то такой радиоэлемент использовать не стоит, иначе в аварийном режиме может сгореть вся схема.
Будет интересно Как проверить исправность симистора
Виды варисторов
По внешнему виду бывают:
- пленочные;
- в виде таблеток;
- стержневой;
- дисковый.
Стержневые могут снабжаться подвижным контактом. Выглядеть они будут соответственно названию. Кроме того, бывают низковольтные, 3—200 В и высоковольтные 20 кВ. У первых ток колеблется в пределах 0,0001—1 А. На обозначение по схеме это никак не влияет. В радиоаппаратуре, конечно, применяют низковольтные.
Чтобы проверить работоспособность варистора необходимо обратить внимание на внешний вид. Его можно найти на входе схемы (где подводится питание)
Так как через него проходит очень большой ток — по сравнению с защищаемой схемой — это, как правило, сказывается на его корпусе (сколы, обгоревшие места, потемнение лакового покрытия). А также на самой плате: в месте пайки могут отслаиваться монтажные дорожки, потемнение платы. В этом случае его необходимо заменить.
Однако, даже если нет видимых признаков, варистор может быть неисправным. Чтобы проверить его исправность придется отпаять один его вывод, в противном случае будем проверять саму схему. Для прозвонки обычно используется мультиметр (хотя можно, конечно, и мегомметр попробовать, только необходимо учитывать напряжение, которое он создает, чтобы не спалить варистор). Прозвонить его несложно, подключение производится к контактам и измеряется его сопротивление. Тестер ставим на максимально возможный предел и смотрим, чтобы значение было не меньше несколько сотен Мом, при условии, что напряжение мультиметра не превышает напряжение срабатывания варистора.
Впрочем, бесконечно большое сопротивление, при условии, что омметр довольно мощный (если можно это слово использовать), это также говорит о неисправности. При проверке полупроводника необходимо помнить что это всё-таки проводник и он должен показать сопротивление, в противном случае мы имеем полностью сгоревшую деталь.
Как проверить варистор мультиметром
Существует подробная инструкция по диагностике работоспособности, расписанная до мельчайших деталей. В первую очередь ознакомимся с перечнем инструментов:
- Необходимая для разборки корпуса крестовая отвертка. Без нее не получится проникнуть к плате питания.
- Очистка производится щеткой. Скопление пыли в этом месте происходит достаточно быстро, что особенно характерно для устройств с компонентами охлаждения.
- Паяльник с мощностью до 75 Вт – для работы с силовой частью блока питания.
- Припой и канифоль.
- Необходимый для замера напряжения мультиметр.
Алгоритм тестирования включает такие операции:
в инструкции, прилагаемой к конкретному устройству, указана схема разборки корпуса. Для каждого варистора данная процедура будет индивидуальной. Нужную информацию можно также получить на сайтах производителей, форумах определенной тематики;
очистка от пыли является обязательным мероприятием после вскрытия печатной платы
Процедура выполняется очень осторожно во избежание повреждений на расположенных в этой зоне деталях. При большом усилии нередки случаи нанесения вреда тиристорам и транзисторам;
после окончания очистки нужно найти варистор
Внешне он может показаться похожим на конденсатор, поэтому внимательно изучите маркировку;
после того, как вы окончательно убедились в том, что нужный элемент найден, проведите тщательный визуальный осмотр. Неисправность довольно часто обнаруживается именно так, ведь сколы и трещины сразу видны. Фактором неполадок будут также почернение в отдельных местах и наличие нагара. В такой ситуации сразу выпаиваем и заменяем устройство. Выбор нового варистора поможет сделать консультант в радиоотделе магазина или расшифровка маркировки изделия;
- не обнаружив внешних нарушений, производим выпайку варистора для его проверки мультиметром. Без этого получить объективные данные не удастся. Ведь варистор соединен с любым модулем системы параллельным способом;
- щупы подключаются к зеленым гнездам тестера для выполнения требуемых измерений. Далее следует перевод по красному кругу в режим наибольшего сопротивления при измерении. Есть приборы другого типа, рассматриваемую операцию делают согласно прилагаемой к ним инструкции;
- делаем соприкосновение щупов к выводам и начинаем замер сопротивления нашего устройства. Данный параметр при правильной настройке всегда бесконечно большой. Если данное условие не выполняется, можно утверждать, что варистор непригоден к работе. Исправить ситуацию может только его замена,
При четком соблюдении всех пунктов инструкции по тестированию вы сумеете сберечь дорогостоящие электронные приборы от поломок и не понесете непредвиденных финансовых расходов.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: ГОСТ 30345.0-95 (МЭК 335-1-91) Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Общие требования
ВАХ, схема замещения и параметры варисторов
Обычно ВАХ варисторов в документации изображают в логарифмическом масштабе (рисунок 4). При этом на ней можно отметить три характерных области: область токов утечки, область нормальной работы и критическая область. В области токов утечки характеристика имеет линейный вид, а изменение напряжения в широких пределах слабо влияет на величину тока. В области нормальной работы происходит открытие варистора: даже незначительное увеличение напряжения приводит к изменению тока на несколько порядков. Критическая область характеризует работу варистора на пределе его возможностей.
Рис. 4. ВАХ варистора в логарифмическом масштабе
Для того чтобы воспроизвести ВАХ варистора, можно использовать упрощенную схему замещения (рисунок 5). Roff имеет большое сопротивление (сотни МОм) и характеризует сопротивление варистора в режиме малых токов (область токов утечки). Roff достаточно сильно зависит от температуры, поэтому в этой области также явно проявляется температурная зависимость тока утечки. Rx – переменное нелинейное сопротивление с диапазоном значений 0…∞ Ом. В режиме малых токов величиной Rx можно пренебречь, зато в режиме ограничения это сопротивление шунтирует Roff и, по сути, определяет сопротивление варистора. Сопротивление Ron характеризует сопротивление варистора при максимальных токах в критических режимах работы. Индуктивность L характеризует паразитную индуктивность выводов. Паразитная емкость С наравне с паразитной индуктивностью определяет динамические свойства варисторов.
Рис. 5. Эквивалентная схема замещения варистора
Собственные динамические свойства варистора оказываются замечательными. Например, на рисунке 6 представлены диаграммы импульса напряжения на нагрузке без варистора и с параллельно включенным варистором. Скорость срабатывания варистора столь высока, что он практически без задержки реагирует на перенапряжение фронтом всего 500 пс. К сожалению, в данном случае в качестве варистора выступает пластина ZnO, подключенная напрямую к коаксиальной линии. В реальности выводные варисторы имеют огромную паразитную индуктивность, которая практически полностью сводит на нет реальное быстродействие ZnO.
Рис. 6. Собственное быстродействие варистора очень высоко
Паразитная индуктивность вносит задержку, которая выражается в небольшом начальном перенапряжении. Чем выше скорость нарастания импульса, тем выше перенапряжение. На рисунке 7 демонстрируется увеличение напряжения включения варистора при увеличении скорости нарастания импульса.
Рис. 7. Напряжение включения варистора зависит от формы импульса
Варисторы имеют значительную паразитную емкость, которая негативно влияет на работу быстродействующих цепей. Это одна из причин, по которой варисторы не используют для защиты сигнальных линий высокочастотных интерфейсов. Очевидно, что чем больше диаметр диска варистора, тем больше будет его паразитная емкость.
Еще одним важным параметром варисторов является ток утечки. Во многих приложениях, например, в измерительных схемах, высокий ток утечки может существенно ухудшить метрологические характеристики. Кроме того, ток утечки негативно сказывается на общем потреблении схемы, что критично для малопотребляющих устройств.
При выборе варисторов необходимо учитывать различные температурные зависимости. Мы уже отмечали, что в области токов утечки наблюдается сильная зависимость сопротивления варистора от температуры. Кроме того, следует помнить о дерейтинге – уменьшении предельной рассеиваемой мощности при увеличении температуры окружающей среды (рисунок 8).
Рис. 8. Снижение предельной рассеиваемой мощности при увеличении температуры (дерейтинг)
Одним из крупнейших производителей варисторов является компания Littelfuse. Рассмотрим номенклатуру варисторов производства этой компании подробнее.
Маркировка и основные параметры
Маркировка варисторов отличается, поскольку каждый производитель этих радиокомпонентов имеет право устанавливать ее самостоятельно. Это, прежде всего, связано с его техническими характеристиками. Например, различия по напряжениям и необходимым уровням тока для его работы.
Вам это будет интересно Характеристика и схема подключения электросчётчика СО-505
Среди отечественных наиболее распространенным является К275, а среди импортных — 7n471k, 14d471k, kl472m и ac472m. Наибольшей популярностью пользуется варистор, маркировка которого — CNR (бывают еще hel, vdr, jvr). Кроме того, к ней прикрепляется цифробуквенный индекс 14d471k, и расшифровывается этот вид обозначения следующим образом:
- CNR — металлооксидный тип.
- 14 — диаметр прибора, равный 14 мм.
- D — радиокомпонент в форме диска.
- 471 — максимальное значение напряжения, на которое он рассчитан.
- К — допустимое отклонения классификационного напряжения, равное 10%.
Их основные характеристики:
- Напряжение классификации — значение разности потенциалов, взятое с учетом того, что сила тока, равная 1 мА, протекает через варистор.
- Максимальная величина переменного напряжения — является среднеквадратичным значением, при котором он открывается и, следовательно, величина его сопротивления понижается.
- Значение постоянного максимального напряжения, при котором варистор открывается в цепи постоянного тока. Как правило, оно больше предыдущего параметра для тока переменной амплитуды.
- Допустимое напряжение (напряжение ограничения) является величиной, при превышении которой происходит выход элемента из строя. Указывается для определенной величины силы тока.
- Поглощаемая максимальная энергия измеряется в Дж (джоулях). Эта характеристика показывает величину энергии импульса, которую может рассеять варистор и при этом не выйти из строя.
- Время реагирования (единица измерения — наносекунды, нс) — величина, требуемая для перехода из одного состояния в другое, т. е. изменение величины сопротивления с высокой величины на низкую.
- Погрешность напряжения классификации — отклонение от номинального его значения в обе стороны, которое указывается в % (для импортных моделей: К = 10%, L = 15%, M = 20% и Р = 25%).
Применение в быту
Назначение варисторов — защита цепи при импульсах и перенапряжениях на линии. Это свойство позволило рассматриваемым элементам найти свое применение в качестве защиты:
- линий связи;
- информационных входов электронных устройств;
- силовых цепей.
В большинстве дешевых блоков питания не устанавливают никаких защит. А вот в хороших моделях по входу устанавливают варисторы.
Кроме того, все знают, что компьютер нужно подключать к питанию через специальный удлинитель с кнопкой — сетевой фильтр. Он не только фильтрует помехи, в схемах нормальных фильтров также устанавливают варисторы.
Чтобы защитить всю квартиру — вы можете установить варистор на дин-рейку, в хороших устройствах в корпусе расположены настоящие мощные варисторы диаметром с кулак. Примером такого устройства является ОИН-1, который изображен на фото ниже:
Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме статьи:
Наверняка вы не знаете:
- Какие бывают помехи в электросети
- Принцип работы УЗИП
- Как сделать сетевой фильтр своими руками
- Как проверить резистор в домашних условиях
Ремонт и диагностика неисправностей радиоэлектронных устройств происходит путём нахождения вышедших из строя элементов с последующей их заменой. Визуально определить, какая радиодеталь неисправна, часто не представляется возможным, поэтому для выявления поломок используют измерительные приборы — тестеры. С их помощью проверить варистор обычно не составляет труда.
Назначение и характеристики
Варистор — это электронный прибор, имеющий два контакта и обладающий нелинейно-симметричной вольт-амперной характеристикой. Термин «варистор» произошёл от латинских слов variable — «изменяемый» и resisto — «резистор». По своей сути он является полупроводниковым резистором, способным изменять своё сопротивление в зависимости от приложенного к его выводам напряжения.
Изготавливаются такого типа резисторы путём спекания при высокой температуре полупроводника и связующего материала. В качестве полупроводника используется карбид кремния, находящийся в порошкообразном состоянии, или оксид цинка, а связующего вещества — стекло, лак, смола. Полученный после спекания элемент подвергается металлизации с дальнейшим формированием выводов. По своей конструкции приборы выполняются в форме, похожей на диск, таблетку, цилиндр, или плёночного вида.
Обладая свойством резко уменьшать своё сопротивление при возникновении на его выводах определённого напряжения, варистор применяется в электронных схемах в качестве защитного элемента. При возникновении броска напряжения определённой величины полупроводниковый прибор мгновенно снижает своё внутреннее сопротивление до десятков Ом, тем самым практически закорачивая цепь, не давая импульсу повредить остальные элементы схемы. Поэтому важным параметром варистора является значение напряжения, при котором наступает пробой устройства.
Основные параметры
Перед тем как проверить варистор на исправность, необходимо понимать не только принцип его действия, но и знать, какими характеристиками он обладает. Как и любой электронный элемент, варистор имеет ряд характеристик, которые позволяют его использовать в различных схемах. Основным параметром является вольт-амперная характеристика (ВАХ). Она наглядно показывает, как меняется ток при той или иной величине напряжения. Изучая ВАХ, можно увидеть что варистор, обладая симметрично-двунаправленной характеристикой, работает как в прямой, так и обратной зоне синусоиды, напоминая стабилитрон.
Кроме ВАХ, при исследовании варистора отмечаются следующие характеристики:
- Um — наибольшее допустимое рабочее напряжение для тока переменной или постоянной величины.
- P — мощность, которую может рассеять на себе элемент без ухудшения своих параметров.
- W — допустимая энергия в джоулях, которую может поглотить радиоэлемент при воздействии одиночного импульса.
- Ipp — наибольшее значение импульсного тока, для которого определена форма импульса.
- Co — ёмкость, значение которой измеряется у варистора в нормальном состоянии.
Виды устройств
Разнообразие встречаемых видов варисторов обусловлено тем, что производители стремятся в первую очередь повысить их быстродействие. Поэтому и используются SMD технологии безвыводного монтажа, что позволяет добиваться малого времени срабатывания при скачке входного напряжения. Типовое время срабатывания элементов с выводами находится в пределе 15−25 наносекунд, а SMD — 0,5 наносекунд.
Существует класс низковольтных варисторов и высоковольтных. Первые выпускаются с рабочим напряжением до двухсот вольт и силой тока до одного ампера. Вторые же имеют рабочее напряжение до двадцати киловольт. Маломощные элементы используются в качестве защиты от скачка напряжения, возникающего в бытовой сети, а мощные применяются на трансформаторных подстанциях и в системах защиты от грозы.
Маркировка элементов
Независимо от производителя существует стандарт маркировки варисторов. На сам элемент принято наносить цифробуквенный код, в котором зашифровываются основные параметры. Например, для дискового типа это обозначение выглядит как S6K210, где:
- S — материал, из которого изготовлен варистор;
- 6 — диаметр корпуса элемента, указывается в миллиметрах;
- K — величина допуска отклонения;
- 210 — значение рабочего напряжения, выраженное в вольтах.
На схемах радиоэлемент графически обозначается как перечёркнутый прямоугольник. На перечёркивающей палочке делается полочка, над которой ставится буква U. Подписывается на схемах элемент латинскими буквами RU.
Применение варистора
Варисторы применяются в большинстве бытовой электроники по всему миру. Их можно встретить практически в любой электронике. Они есть и в автомобильной электронике, в сотовой технике и бытовой, сетевых фильтрах и компьютерном железе.
Кстати говоря, хороший блок питания, от китайского отличается наличием варистора у первого. Поэтому, хороший блок питания куда более живуч и ремонтопригоден.
Варистор в блоке питания
Умельцы, при сборе своих подделок из светодиодных ламп также используют варисторы. А особые умельцы умудряются размещать их в розетках и вилках. Что только не придумаешь для обеспечения защиты своей электроники, если в доме проблема со скачками напряжения.
Сфера их применения обширна. Это могут быть и установки с напряжением 20кВ и с напряжением в 3В. Это может быть сеть с переменным током, а может быть и с постоянным. Воистину, варисторы можно встретить практически везде.
Так какие же варистор характеристики имеет?
Как правило, для описания варистора используют вот такие параметры:
Максимальная энергия в Джоулях, которую может поглотить варистор за один импульс. Обозначается W.
Максимальное значение импульсного тока, при 8/20мс. Обозначается как Iрр.
Среднее квадратичное значение переменного напряжения в цепи. Обозначается как Um.
Предельное напряжение при постоянном токе. Обозначается как Um=.
Для приблизительных расчетов рабочего напряжения советуем использовать значение Un не больше 0,6 с переменным током и 0,8 с постоянным.
В сетях 220В используют варисторы с минимальным классификационным напряжением (Un) от 380 до 430 В.
Не следует забывать и о емкости варистора при подборе. Как правило, она зависит от размера варистора. Так, варистор TVR 20 431 имеет емкость 900пФ, а TVR 05 431 – 80 пФ. Эти величины всегда можно подглядеть в справочном материале.
На схемах варистор обозначается следующим образом
RU – это обозначение самого варистора. Цифра рядом с RU – номер по порядку. То есть, какое это по счету варистор в цепи. Буква U снизу слева у косой, проходящей через варистор, означает, что данный элемент имеет способность менять напряжение. Также, зачастую на схемах указывается маркировка варистора. О маркировке и её расшифровке мы поговорим ниже.
Так обозначают варистор на схемах
Преимущества и недостатки варисторов
Важными преимуществами нелинейного резистора (варистора) является его стабильная и надежная работа с высокими частотами и большими нагрузками. Он применяется во многих устройствах, работающих с напряжениями от 3 В до 20 кВ, относительно прост и дешёв в производстве и эффективен в эксплуатации. Дополнительными важными преимуществами являются:
- высокая скорость срабатывания (наносекунды);
- длительный срок службы;
- возможность отслеживания перепадов напряжения (безынерционный метод).
Несмотря на то, что данный электронный компонент имеет достаточно много преимуществ, он имеет и недостатки, которые влияют на его применение в различных системах. К ним можно отнести:
- низкочастотный шум при работе;
- старение компонента (утрата параметров со временем);
- большая емкость: зависит от напряжения и типа элемента, находится в диапазоне от 70 до 3200 пФ и влияет на работоспособность устройства;
- при максимальных значениях напряжения мощность не рассеивается – значительно перегревается и выходит из строя при длительных максимальных значениях напряжения.
Как усилить сигнал от ТВ антенны?
Достоинства и недостатки
Для использования варистора следует ознакомиться с его положительными и отрицательными сторонами, поскольку от этого зависит защита электроники. К положительным качествам следует отнести следующие:
- Высокое время срабатывания.
- Отслеживание перепадов при помощи безинерционного метода.
- Широкий диапазон напряжений: от 12 В до 1,8 кВ.
- Длительный срок службы.
- Низкая стоимость.
У варистора, кроме его достоинств, существуют серьезные недостатки, на которые следует обратить внимание при разработке какого-либо устройства. К ним относятся:
- Большая емкость.
- Не рассеивают мощность при максимальном значении напряжения.
Емкость полупроводникового прибора находится в пределах от 70 до 3200 пФ и, следовательно, существенно влияет на работу схемы. Эта величина зависит от конструкции и типа прибора, а также от напряжения. Однако в некоторых случаях этот недостаток является достоинством при использовании его в фильтрах. Значение большей емкости ограничивает величину напряжения.
При максимальных значениях напряжения для рассеивания мощности следует применять варисторы-разрядники, поскольку обыкновенный полупроводниковый прибор перегреется и выйдет из строя. Каждому радиолюбителю следует знать алгоритм проверки варистора, поскольку при обращении в сервисные центры существует вероятность заплатить за ремонт больше, чем он стоит в действительности.
Принцип работы варистора
Варисторы, Varistors (название образовано от двух слов Variable Resistors — изменяющиеся сопротивления) — это полупроводниковые (металлооксидные или оксидноцинковые) резисторы, обладающие свойством резко уменьшать свое сопротивление с 1000 МОм до десятков Ом при увеличении на них напряжения выше пороговой величины.
В этом случае сопротивление становится тем меньше, чем больше действует напряжение. Типичная вольт-амперная характеристика варистора имеет резко выраженную нелинейную симметричную форму (рисунок 1), то есть он может работать и на переменном напряжении.
Рис. 1. Вольт-амперная характеристика варистора.
Варисторы подсоединяют параллельно нагрузке, и при броске входного напряжения основной ток помехи протекает через них, а не через аппаратуру.
Таким образом, варисторы рассеивают энергию помехи в виде тепла. Так же, как и газоразрядник, варистор является элементом многократного действия, но значительно быстрее восстанавливает свое высокое сопротивление после снятия напряжения.
Достоинством варисторов, по сравнению с газоразрядниками, являются:
- большее быстродействие;
- безынерционное отслеживание перепадов напряжений;
- выпускаются на более широкий диапазон рабочих напряжений (от 12 до 1800 В); о длительный срок эксплуатации;
- имеют более низкую стоимость.
Варисторы широко применяются в промышленном оборудовании и приборах бытового назначения:
- для защиты полупроводниковых приборов: тиристоров, симисторов, транзисторов, диодов, стабилитронов;
- для электростатической защиты входов радиоаппаратуры;
- для защиты от электромагнитных всплесков в мощных индуктивных элементах;
- как элемент искрогашения в электромоторах и переключателях.
Защита варистором техники
Варисторная защита применяется в бытовых приборах. Они могут быть припаянными в саму плату, или же выведены и закреплены отдельными проводами. Варисторы необходимо подключать параллельно. Подключать их последовательно просто не имеет смысла. Ток по цепи в таком случае проходить просто не будет.
Как работает варисторная защита?
Например, рядом с вашим домом ударила молния. Или она могла попасть в ЛЭП. В сети происходит скачек напряжения. Варистор его поглощает и, если импульс слишком сильный/продолжительный – варистор умирает.
То есть, варистор гарантия того, что ваша чувствительная электроника не сгорит от скачка напряжения. Однако, следует помнить, что варистор может стать точкой короткого замыкания, во время длительной работы при максимальном напряжении.
Выше мы описали несколько способов как этого избежать. Брать варисторы с термисторами или же включать в цепь предохранители.
Если все максимально упростить: при низком напряжении варистор – блокирующее устройство, при высоком – проводящее.
