Setiap perangkat elektronik yang termasuk dalam jaringan membutuhkan perlindungan terhadap melebihi nilai ambang batas arus atau tegangan. Berbagai sekering dan pemutus sirkuit digunakan untuk perlindungan arus, tetapi varistor paling sering digunakan untuk melindungi perangkat dari tegangan berlebih. Pada artikel ini, kami akan mempertimbangkan prinsip pengoperasian varistor, karakteristiknya, kelebihan dan kekurangan komponen elektronik ini.
Isi
Apa itu varistor dan di mana digunakan?
Varistor - Ini adalah resistor variabel yang terbuat dari bahan semikonduktor, yang dapat mengubah hambatan listriknya tergantung pada tegangan yang diberikan padanya.
Prinsip pengoperasian komponen elektronik semacam itu berbeda dari resistor dan potensiometer konvensional. Standar penghambat memiliki nilai resistansi yang konstan setiap saat, terlepas dari tegangan di sirkuit, potensiometer memungkinkan Anda untuk mengubah resistansi secara manual dengan memutar kenop kontrol. Tetapi varistor memiliki karakteristik tegangan arus simetris non-linier dan resistansinya sepenuhnya bergantung pada tegangan di sirkuit.
Karena properti ini, varistor digunakan secara luas dan efektif untuk melindungi jaringan listrik, mesin dan peralatan, serta komponen elektronik, papan, dan sirkuit mikro, terlepas dari jenis tegangannya. Mereka memiliki biaya produksi yang rendah, dapat diandalkan dalam penggunaan dan mampu menahan beban tinggi.
Varistor digunakan baik dalam instalasi tegangan tinggi hingga 20 kV dan pada instalasi tegangan rendah dari 3 hingga 200 V sebagai pembatas tegangan. Pada saat yang sama, mereka dapat bekerja baik di jaringan dengan arus bolak-balik dan dengan arus searah. Mereka digunakan untuk mengatur dan menstabilkan arus dan tegangan, serta perangkat pelindung lonjakan arus. Digunakan dalam desain filter jaringan, catu daya, ponsel, SPD dan SPE lainnya.
Jenis dan prinsip operasi
Saat beroperasi dalam kondisi normal, varistor memiliki resistansi yang sangat besar, yang dapat menurun ketika tegangan melebihi nilai ambang batas. Artinya, jika tegangan dalam rangkaian meningkat secara signifikan, maka varistor beralih dari keadaan isolasi ke keadaan konduktif listrik dan, karena efek longsoran pada semikonduktor, menstabilkan tegangan dengan melewatkan arus besar melalui dirinya sendiri.
Varistor dapat bekerja dengan tegangan tinggi dan rendah dan, karenanya, dibagi menjadi dua kelompok perangkat yang memiliki prinsip operasi yang sama:
- Tegangan tinggi: mampu beroperasi di sirkuit dengan nilai arus hingga 20 kV (digunakan dalam sistem pelindung jaringan dan peralatan, pada perangkat pelindung lonjakan arus).
- Tegangan rendah: tegangan pengenal untuk jenis komponen ini bervariasi dari 3 hingga 200 V (digunakan untuk melindungi perangkat elektronik dan komponen peralatan dengan arus 0,1 - 1A dan dipasang pada input atau output sumber daya).
Waktu respons varistor pada lonjakan listrik adalah sekitar 25 ns, yang merupakan nilai yang sangat baik, tetapi dalam beberapa kasus tidak mencukupi. Oleh karena itu, produsen komponen elektronik telah mengembangkan teknologi untuk membuat resistor smd, yang memiliki waktu respons 0,5 ns.
Varistor dari semua jenis dibuat dari silikon karbida atau seng oksida dengan mensinter bahan ini dengan pengikat (resin, tanah liat, kaca) pada suhu tinggi. Setelah menerima elemen semikonduktor, itu adalah logam di kedua sisi dengan timah logam solder untuk koneksi.
Menandai, karakteristik dan parameter utama
Setiap produsen varistor memberi label produknya dengan cara tertentu, sehingga ada cukup banyak opsi penunjukan dan interpretasinya. Varistor Rusia yang paling umum adalah K275, dan komponen buatan luar negeri yang populer adalah 7n471k, kl472m, dan lainnya.
Penunjukan varistor CNR-10d751k dapat diuraikan sebagai berikut: CNR – varistor oksida logam; d - berarti komponen tersebut berbentuk disk; 10 adalah diameter disk; 751 – tegangan respons untuk perangkat ini (perhitungan terjadi dengan mengalikan dua digit pertama dengan 10 pangkat yang sama dengan digit ketiga, yaitu, 75 kali 10 derajat pertama, kita mendapatkan 750 V); k - penyimpangan yang diizinkan dari tegangan pengenal, yaitu 10% ke segala arah (l - 15%, M - 20%, P - 25%).
Karakteristik utama varistor adalah parameter berikut:
Klasifikasi tegangan - tegangan pada nilai tertentu dari arus yang mengalir melalui varistor (biasanya nilai ini adalah 1mA). Pengaturan ini bersyarat dan tidak mempengaruhi pemilihan perangkat;
Tegangan maksimum yang diizinkan – rentang tegangan (RMS atau RMS), di mana varistor mulai menurunkan resistansinya;
Energi penyerapan maksimum - karakteristik yang menunjukkan nilai energi yang dihamburkan varistor dan tidak gagal saat terkena satu pulsa (diukur dalam joule);
Arus lonjakan maksimum – menormalkan waktu naik dan durasi pulsa saat ini (diukur dalam ampere);
Kapasitas adalah parameter yang sangat penting, yang diukur dengan keadaan tertutup dan frekuensi tertentu (turun ke nol jika arus besar diterapkan ke varistor);
Toleransi - deviasi dari beda potensial nominal di kedua arah (ditunjukkan sebagai persentase).
Waktu merespon - interval waktu di mana varistor berpindah dari keadaan tertutup ke keadaan terbuka (biasanya beberapa puluh nanodetik).
Keuntungan dan kerugian dari varistor
Keuntungan penting dari resistor non-linier (varistor) adalah operasinya yang stabil dan andal pada frekuensi tinggi dan beban berat. Ini digunakan di banyak perangkat yang beroperasi dengan tegangan dari 3 V hingga 20 kV, pembuatannya relatif sederhana dan murah serta efisien dalam pengoperasiannya. Manfaat penting tambahan adalah:
- kecepatan respons tinggi (nanodetik);
- umur panjang;
- kemampuan untuk memantau penurunan tegangan (metode inersia).
Terlepas dari kenyataan bahwa komponen elektronik ini memiliki banyak kelebihan, ia juga memiliki kelemahan yang mempengaruhi penggunaannya di berbagai sistem. Ini termasuk:
- kebisingan frekuensi rendah selama operasi;
- penuaan komponen (kehilangan parameter dari waktu ke waktu);
- kapasitansi besar: tergantung pada tegangan dan jenis elemen, berada dalam kisaran 70 hingga 3200 pF dan memengaruhi kinerja perangkat;
- pada nilai tegangan maksimum, daya tidak hilang - terlalu panas secara signifikan dan gagal pada nilai tegangan maksimum jangka panjang.
Pemilihan varistor
Untuk memilih varistor yang tepat untuk perangkat tertentu, Anda perlu mengetahui karakteristik sumber dayanya: resistansi dan kekuatan pulsa transien. Nilai arus maksimum yang diijinkan ditentukan, antara lain, oleh durasi pemaparannya dan jumlah pengulangan, oleh karena itu, ketika memasang varistor dengan nilai arus puncak yang diremehkan, ia akan cepat gagal.Singkatnya, untuk perlindungan perangkat yang efektif, perlu untuk memilih varistor dengan tegangan yang memiliki margin kecil ke nominal.
Juga, untuk operasi bebas masalah dari komponen elektronik semacam itu, laju disipasi energi panas yang diserap dan kemampuan untuk dengan cepat kembali ke keadaan operasi normal sangat penting.
Penunjukan pada diagram dan opsi untuk menghubungkan varistor
pada skema varistor biasanya dilambangkan, seperti resistor biasa, tetapi dengan U ditambahkan di sebelah garis miring. Fitur ini menunjukkan dalam diagram bahwa elemen ini memiliki ketergantungan resistansi pada tegangan di sirkuit. Juga aktif diagram pengkabelan elemen ini ditandai dengan dua huruf R dan U dengan penambahan nomor seri (RU1, RU2 ... dst).
Ada banyak opsi untuk menghubungkan varistor, tetapi hal yang umum untuk semua metode adalah bahwa komponen ini terhubung secara paralel dengan sirkuit daya. Oleh karena itu, dengan tidak adanya nilai pulsa tegangan yang berbahaya, arus yang mengalir melalui varistor memiliki nilai yang kecil (karena nilai resistansi yang besar) dan tidak mempengaruhi kinerja sistem dengan cara apa pun. Ketika tegangan lebih terjadi, varistor mengubah resistansi ke nilai kecil, beban dishunt, dan energi yang diserap dihamburkan ke ruang sekitarnya.
Artikel serupa:
