Porady
Informacje na temat warystorów
Warystory są często stosowane w sektorze elektronicznym w celu ochrony wrażliwych obwodów przed przepięciami. Absorbują one niebezpieczne impulsy wysokiego napięcia, tłumią iskry łączeniowe na stykach elektrycznych, służą jako ograniczniki napięcia, a także mogą być wykorzystywane do stabilizacji napięcia i deformacji sygnału. Możesz dowiedzieć się o nich więcej w naszym przewodniku.
-
Co to jest warystor?
-
Jakie są rodzaje i typy konstrukcji?
-
Kryteria zakupu warystorów - co jest ważne?
-
Nasza praktyczna wskazówka: napięcie robocze
-
FAQ – najczęściej zadawane pytania dotyczące warystorów
-
Wniosek: jak kupić odpowiedni warystor
Co to jest warystor?
Warystory są pasywnymi elementami elektrycznymi, których rezystancja zależy od przyłożonego napięcia. Są one również znane jako VDR (Voltage Dependent Resistor) i MOV (Metal OxideVaristor).
Warystor składa się głównie z tlenków cynku z domieszkami innych tlenków metali. Jest prasowany i spiekany do żądanego kształtu, a po obu stronach nanoszona jest warstwa metalu. Dodatkowo w razie potrzeby przewody łączące są lutowane. W przypadku warystorów tarczowych powłoka lakieru lub żywicy epoksydowej chroni obudowę przed wpływem środowiska.
Rezystancja zależnie od napięcia ma wyraźnie nieliniową charakterystykę. Oznacza to, że warystory po zdefiniowaniu napięcia progowego szybko zmieniają stan z wysokiej rezystancji na stan niskiej rezystancji. Ten proces fizyczny zachodzi niezwykle szybko w zakresie nanosekund, dzięki czemu warystor jako opornik zależny od napięcia doskonale nadaje się do skutecznego przechwytywania i ograniczania szczytów przepięciowych z bardzo krótkim czasem narastania (stanów nieustalonych).
Zależna od napięcia zmiana wartości rezystancji jest spowodowana tym, że istniejące warstwy zaporowe w strefach półprzewodnikowych warystora są coraz bardziej zmniejszane przez przyłożone napięcie i jego pole elektryczne. Proces ten zwiększa się wykładniczo w zakresie danego napięcia progowego, oporność gwałtownie spada i w ten sposób zapobiega się dalszemu wzrostowi napięcia.
Jakie są rodzaje i typy konstrukcji?
Warystory są dostępne zarówno do konwencjonalnego montażu przewlekanego (THT) jak i w wykonaniu SMD. Typy SMD mają prostokątną konstrukcję podobną do kondensatorów chipowych, warystory do montażu konwencjonalnego mają konstrukcję tarczową z okablowaniem promieniowym.
Produkowane są wersje dla różnych napięć roboczych, od jednocyfrowych do ponad 1000 V. Grubość tarczy warystora jest w pewnym stopniu zależna od napięcia, ponieważ przy wyższych napięciach wymagana jest większa ilość stref warstwy barierowej. Do zastosowań w branży motoryzacyjnej dostępne są specjalne warystory samochodowe, które są dostosowane do instalacji elektrycznej pojazdu 12 V. Rozmiar zmienia się również w zależności od wymaganej nośności pod względem zdolności rozładowania lub pochłaniania energii.
Kryteria zakupu warystorów - co jest ważne?
Wyboru dokonuje się po uprzednim określeniu parametrów pracy układów elektronicznych. Maksymalne tolerowane przepięcie określa typ warystora, który ma być zastosowany. Należy wziąć pod uwagę zwykłe tolerancje napięcia zasilacza w górę, warystor nie może tu jeszcze reagować. W przeciwnym razie stale przepływający prąd prowadzi do szkodliwego nagrzewania.
Należy wziąć pod uwagę wszystkie niezbędne normy bezpieczeństwa, które musi spełniać warystor. Aby zapewnić długotrwałe niezawodne działanie obwodu i ochronę przed przepięciami, nie należy go zbyt oszczędnie dobierać pod względem maksymalnego prądu szczytowego i zdolności rozpraszania energii. Warystory są stosunkowo niedrogimi produktami masowymi, więc w razie wątpliwości warto wybrać bardziej odporną wersję.
Nasza praktyczna wskazówka: napięcie robocze
Nigdy nie wybieraj niższego maksymalnego dopuszczalnego napięcia roboczego niż określone w arkuszu danych. Warystory starzeją się bardzo szybko, jeśli są już częściowo eksploatowane w zakresie przewodzenia. Po stosunkowo krótkim czasie przestają pełnić swoją funkcję skutecznej ochrony przed przepięciami lub tylko w niewystarczającym stopniu. To samo dotyczy projektowania nominalnego prądu upływu. Lepiej tu zaplanować rezerwę, niż dokonać zbyt ograniczonego wymiarowania.
FAQ – najczęściej zadawane pytania dotyczące warystorów
Jak podłączyć warystor?
Warystory są podłączone równolegle do źródła napięcia lub obciążenia. W przypadku szczególnie wrażliwych modułów elektronicznych warystor powinien być umieszczony jak najbliżej chronionego obwodu, aby utrzymać opór przewodu na niskim poziomie i tym samym zoptymalizować funkcję ochronną. Do zastosowań specjalnych, takich jak celowe odkształcanie krzywych napięcia i prądu, można zastosować dodatkowe rezystory szeregowe.
Czy warystory mają biegunowość?
Warystory są w zasadzie elementami niespolaryzowanymi, dlatego na obudowie nie ma oznaczenia biegunowości. Oprócz pracy na napięciu stałym nadają się one również do pracy z napięciem zmiennym.
Jak obliczyć, potrzebne napięcie warystora?
W zasadzie napięcie warystora powinno być o około 20% wyższe od napięcia zasilania dla napięć DC. Przy napięciu roboczym urządzenia wynoszącym 12 V DC, byłoby to 14,4 V. Ponieważ jednak warystor nie jest produkowany z tym napięciem, należy wybrać kolejną wyższą wartość napięcia; w tym przypadku 18 V. Napięcia warystora podczas pracy z napięciami przemiennymi odbiega od tego, ponieważ przy napięciach sinusoidalnych szczytowa wartość napięcia jest zawsze wyższa od wartości skutecznej. Szczegółowe informacje znajdują się w odpowiednich kartach katalogowych.
Czy mogę przetestować lub zmierzyć działanie warystora?
Za pomocą multimetru trudno jest określić, czy warystor jest jeszcze w dobrym stanie technicznym. Warystory dla stosunkowo niskich napięć roboczych można sprawdzić za pomocą regulowanego zasilacza laboratoryjnego poprzez ustawienie ograniczenia prądu na kilka mA i powolne zwiększanie napięcia. Tylko w zakresie napięcia warystora powinno nastąpić nagłe zmniejszenie rezystancji, tzn. prąd powinien wzrosnąć, w przeciwnym razie warystor jest uszkodzony.
Wniosek: jak kupić odpowiedni warystor
Dostosuj wartości elektryczne warystora do istniejącego nominalnego napięcia roboczego oraz do intensywności i liczby spodziewanych przepięć. Należy zauważyć, że warystory mają ograniczoną zdolność pochłaniania energii i mogą wytrzymać tylko określony prąd. W razie potrzeby należy wziąć pod uwagę, że kilka impulsów przepięcia może wystąpić jedno po drugim np. w sytuacji wielokrotnych operacji przełączania – bez możliwości wystarczającego ochłodzenia warystora.
Jako zamiennik uszkodzonego warystora powinien zostać użyty możliwie identyczny typ. Warystory są dostępne w szeregu typów wielostopniowych, dzięki czemu w praktyce jest to łatwe do przeprowadzenia.