وریستورVDR چیست؟

وریستور یک مقاومت وابسته به ولتاژ (voltage dependent resistor VDR) است. مقاومت یک وریستور متغیر است و به ولتاژ اعمال شده بستگی دارد. این کلمه از قسمت هایی از کلمات “مقاومت متغیر” تشکیل شده است. مقاومت آنها با افزایش ولتاژ کاهش می یابد. در صورت افزایش بیش از حد ولتاژ، مقاومت آنها به شدت کاهش می یابد. این رفتار آنها را برای محافظت از مدارها در هنگام نوسانات ولتاژ مناسب می کند. علل افزایش ولتاژ می تواند شامل صاعقه و تخلیه الکترواستاتیک باشد. رایج ترین نوع VDR، وریستور اکسید فلز یا MOV است.

تعریف

واریستورها نیمه هادی های دو عنصری غیرخطی هستند که با افزایش ولتاژ مقاومت آنها کاهش می یابد. مقاومت های وابسته به ولتاژ اغلب به عنوان سرکوب کننده های ولتاژ برای مدارهای حساس استفاده می شوند

بسته ها

در اینجا چند نمونه از بسته های مختلف وریستور آورده شده است. بسته‌های بلوک برای رتبه‌بندی توان بالاتر استفاده می‌شوند.

Disc

Block

Radial leaded

Axial leaded

ویژگی ها

یک مقاومت وابسته به ولتاژ دارای مقاومت متغیر غیرخطی است که بستگی به ولتاژ اعمال شده دارد. امپدانس تحت شرایط بار اسمی زیاد است، اما زمانی که یک آستانه ولتاژ، ولتاژ شکست، فراتر رود، به شدت به مقدار کم کاهش می یابد. آنها اغلب برای محافظت از مدارها در برابر ولتاژهای گذرا بیش از حد استفاده می شوند. هنگامی که مدار در معرض یک گذرای ولتاژ بالا قرار می گیرد، وریستور شروع به هدایت می کند و ولتاژ گذرا را به سطح ایمن می بندد. انرژی موج ورودی تا حدی هدایت و تا حدی جذب می شود و از مدار محافظت می کند.

رایج ترین نوع MOV یا وریستور اکسید فلزی است. آنها از یک ماتریس متخلخل sintered از دانه های اکسید روی (ZnO) ساخته شده اند. مرزهای دانه، ویژگی های نیمه هادی اتصال P-N را، شبیه به پیوند دیود، ارائه می دهند. ماتریس دانه های جهت گیری تصادفی را می توان با شبکه بزرگی از دیودها به صورت سری و موازی مقایسه کرد. هنگامی که یک ولتاژ پایین اعمال می شود، تنها جریان بسیار کمی جریان می یابد که ناشی از نشت معکوس از طریق اتصالات است. با این حال، هنگامی که یک ولتاژ بالا اعمال می شود، که از ولتاژ شکست فراتر می رود، اتصالات دچار شکست بهمنی می شوند و جریان زیادی می تواند جریان یابد. این رفتار منجر به مشخصه های جریان-ولتاژ غیرخطی می شود.

رابطه بین جریان (I) عبوری و ولتاژ (V) در سرتاسر پایانه ها معمولاً به شرح زیر است:

I=k⋅Vα�=�·��

اصطلاح α درجه غیر خطی بودن را توصیف می کند. شکل زیر منحنی های مشخصه یک MOV (α بالا) و وریستور SiC (α پایین) را نشان می دهد.

پارامترهای مهم انتخاب عبارتند از ولتاژ بستن، جریان پیک، حداکثر انرژی پالس، ولتاژ نامی AC/DC و جریان آماده به کار. هنگامی که در خطوط ارتباطی استفاده می شود، ظرفیت سرگردان نیز یک پارامتر مهم است. یک ظرفیت خازنی بالا می تواند به عنوان فیلتری برای سیگنال های فرکانس بالا عمل کند یا باعث ایجاد تداخل شود و پهنای باند موجود خط ارتباطی را محدود کند.

واریستورها برای حفاظت کوتاه مدت در صورت نوسانات ولتاژ گذرا در حد 1-1000 میکروثانیه مفید هستند. با این حال، آنها برای رسیدگی به نوسانات پایدار مناسب نیستند. اگر انرژی پالس گذرا، که بر حسب ژول (J) اندازه‌گیری می‌شود، به طور قابل‌توجهی از حداکثر امتیازات مطلق فراتر رود، می‌توانند ذوب شوند، بسوزند یا منفجر شوند.

MOV ها وقتی در معرض نوسانات مکرر قرار می گیرند تخریب می شوند. پس از هر بار افزایش ولتاژ گیره MOVs کمی پایین تر حرکت می کند. چقدر به رتبه ژول MOV در رابطه با پالس بستگی دارد. با کاهش و کاهش ولتاژ گیره، حالت خرابی احتمالی یک اتصال کوتاه جزئی یا کامل است که در آن ولتاژ گیره به زیر ولتاژ خط محافظت شده می‌رسد. این وضعیت می تواند منجر به خطر آتش سوزی شود. برای جلوگیری از خطرات آتش سوزی، آنها اغلب به صورت سری با یک فیوز حرارتی متصل می شوند که در صورت گرم شدن بیش از حد، MOV را قطع می کند. برای محدود کردن تخریب، توصیه می شود از یک ولتاژ گیره تا حدی که مدار محافظت شده اجازه می دهد استفاده کنید تا میزان قرار گرفتن در معرض نوسانات را محدود کنید.

کاربرد

ویژگی غیرخطی واریستورها آنها را برای استفاده به عنوان دستگاه های محافظ برق ایده آل می کند. منابع گذرای ولتاژ بالا می تواند شامل صاعقه، تخلیه الکترواستاتیکی (ESD) یا تخلیه القایی از موتورها یا ترانسفورماتورها باشد. بنابراین، وریستورها اغلب در نوارهای برق محافظ برق استفاده می شوند. انواع ویژه با ظرفیت کم از خطوط ارتباطی محافظت می کند. این VDR ها برای طیف گسترده ای از برنامه ها مفید هستند که می تواند شامل موارد زیر باشد:

• حفاظت از تلفن و سایر خطوط ارتباطی

• سرکوب گذرا تجهیزات ارتباط رادیویی

• نوارهای برق محافظ برق

• محافظ برق سیستم تلویزیون کابلی

• حفاظت از منبع تغذیه

• حفاظت از ریزپردازنده

• حفاظت از تجهیزات الکترونیکی

• حفاظت از سطح تخته ولتاژ پایین

• سرکوبگر ولتاژ گذرا (TVSS)

• حفاظت از الکترونیک خودرو

• حفاظت AC با انرژی بالا

مهم ترین انواع آن عبارتند از

• وریستور اکسید فلز – که در بالا توضیح داده شد، MOV یک سرکوبگر گذرا غیرخطی است که از اکسید روی (ZnO) تشکیل شده است.

• وریستور کاربید سیلیکون – زمانی این رایج ترین نوع قبل از ورود MOV به بازار بود. این قطعات از کاربید سیلیکون (SiC) استفاده می کنند. آنها به شدت در برنامه های کاربردی با قدرت بالا و ولتاژ بالا استفاده شده اند. عیب این دستگاه ها این است که جریان آماده به کار قابل توجهی را می کشند. بنابراین، یک شکاف سری برای محدود کردن مصرف برق آماده به کار لازم است.

سلول های سلنیومی Selenium

این سرکوبگرها از یکسو کننده های سلنیومی استفاده می کنند که امکان جریان شکست معکوس با انرژی بالا را فراهم می کند. برخی از سلول های سلنیوم دارای خواص خود ترمیمی هستند که به آنها اجازه می دهد در برابر تخلیه های انرژی بالا مقاومت کنند. با این حال، آن ها توانایی کنترل MOV های مدرن را ندارند.

دیودهای زنر

یک دستگاه سرکوب گذرا که از فناوری یکسو کننده سیلیکون استفاده می کند. آنها ولتاژ گیره بسیار ثابتی دارند. اشکال عمده دیودهای زنر این است که قابلیت اتلاف انرژی محدودی دارند.

دستگاه های کروبار Crowbar devices

یک دستگاه کروبار موج را به زمین وصل می کند. این مدار کوتاه تا زمانی که جریان کم تر از یک سطح بسیار پایین خاص باشد ادامه خواهد یافت. ایجاد یک اثر لنگ یا دنبال کننده قدرت. نمونه هایی از دستگاه های نواری عبارتند از

لوله تخلیه گاز (GDT) یا شکاف جرقه

این دستگاه ها پس از ایجاد جرقه رسانا هدایت می شوند، عیب آن این است که زمان نسبتاً طولانی برای شروع به کار می برند، مزیت آن قابلیت حمل جریان زیاد است.

دستگاه حفاظت از نوسانات تریستور (TSPD) – دارای ویژگی های مشابه GDT است، اما می تواند بسیار سریعتر عمل کند.

نماد وریستور
برای وریستور از نماد زیر استفاده می شود. به عنوان یک مقاومت متغیر که وابسته به ولتاژ، U است، نشان داده می شود.

Varistor symbol (IEC standard)

بطور خلاصه

بطور خلاصه وریستورMOV برای حفاظت از خط AC 220V در یک دستگاه الکترونیکی معمولی در برابر افزایش ولتاژ و اسپایک هاspikes، مانند انهایی که توسط سوئیچینگ های القایی تولید می شوند، مناسب است.

بسیاری از کاربران از ما می پرسند که که روی قطعه 470نوشته است اما چگونه ان را برای برنامه 220V مناسب است.

اجازه دهید من توضیح دهم

برق AC شما گفت: 220V RMS. بنابراین ولتاژ پیک 308V = 220V x 1.4 است (VPeak = VRMS × √2)

این MOV 10D471K دارای رتبه 300V AC RMS است. بنابراین مناسب برای برنامه های کاربردی 220V AC است.