Символы варистора: Защита схем и практические применения

Представьте: вы работаете над проектом, и вдруг возникают перенапряжения. Паника — схема в опасности. Но решение есть — варистор. Не знакомы? Варистор (Variable Resistor) — электронный элемент, сопротивление которого меняется в зависимости от приложенного напряжения. Символ варистора — диагональная линия с небольшим отрезком, проходящим через прямоугольник. Мы подробно разберем всё для начинающих.

Что такое варистор?

Варистор = Variable + Resistor. Также называют VDR (Voltage-Dependent Resistor) — напряжение-зависимый резистор. Защищает от импульсных перенапряжений: при росте напряжения сопротивление падает, при скачке — резко. Ставится параллельно защищаемому устройству (шунтирующе). Нелинейная вольт-амперная характеристика похожа на диод, но симметрична для обеих полярностей. Раньше делали из двух выпрямителей (ге르маний-оксид, медь-оксид) антипараллельно. Сейчас — керамические металл-оксидные материалы (MOV — Metal Oxide Varistor). Примеры: реостат, потенциометр.

Символ варистора

Прямоугольник (корпус резистора) с диагональной линией и небольшим параллельным отрезком на конце — показывает нелинейность. Распространенный стандартный символ.

Характеристики варистора

При нормальной нагрузке сопротивление высокое. При превышении порогового напряжения — резко падает до низкого значения. При импульсе перенапряжения варистор проводит, ограничивая (clamps) напряжение до безопасного уровня. Частично поглощает и отводит энергию импульса.

MOV — самый частый тип. Границы зерен оксида цинка создают p-n переходы. Матрица зерен ZnO с примесями Mn, Co, Bi между металлическими пластинами. Сравнима с сетью диодов. При повторных импульсах MOV деградирует: напряжение зажима снижается. Уровень падения зависит от соотношения джоулевого рейтинга и импульса. Риск пожара при критическом снижении. Защита — термопредохранитель последовательно с MOV. Минимизация деградации — высокое зажимное напряжение, соответствующее допускам схемы.

Принцип работы

Большинство скачков — коммутационные. Отключение индуктивной цепи -> мгновенный выброс накопленной энергии -> скачок напряжения. Правило: «при отключении скачок удваивает напряжение, при включении — ток». Варистор: высокое напряжение -> низкое сопротивление, низкое напряжение -> высокое сопротивление. Статическая ВАХ нелинейна, не подчиняется закону Ома. Малое напряжение -> малый ток. Большое -> пробой (туннельный эффект, термоионная эмиссия) -> большой ток. Нелинейная зависимость: I = k·V^a (a — степень нелинейности).

Типы варисторов

1. MOV (Metal Oxide Varistor) — нелинейный подавитель импульсов, ZnO в матрице других оксидов между пластинами.
2. Кремнекарбидный (SiC) — доминировал до MOV. Для высоковольтных применений. Недостаток: большой ток утечки в режиме ожидания, требует последовательного зазора для снижения потерь.

Применения

Варисторы чувствительны к изменению напряжения. Не защищают от провалов напряжения, пусковых токов, коротких замыканий. Но преимущества перевешивают: быстрые, для DC и AC. Подавление промышленного освещения, бытовых импульсов.

• Защита микропроцессоров
• Промышленная высокоэнергетическая AC-защита
• Защита электронного оборудования
• Автомобильная электроника
• Низковольтная плата
• Защита блоков питания
• Подавители импульсных перенапряжений (TVS)
• Телефонные и коммуникационные линии
• Питающие фильтры (surge protector strips)
• Кабельное ТВ
• Радиосвязь — подавление переходных процессов

Проверка варистора мультиметром

Включите мультиметр в режим измерения сопротивления ×1000 Ом. Один щуп на свободный вывод, второй на другой. Низкое сопротивление — варистор неисправен. Почти бесконечность — исправен. При неисправности замените на такой же рейтинг. Варисторы делятся по диапазону допустимого напряжения. Также смотрите: рабочее напряжение, макс. ток, энергетический рейтинг (Дж), пробойное напряжение.

Заключение

Нельзя избежать молний, но варисторы спасают от последствий перенапряжений в линии. Поэтому широко применяются от бытовых до промышленных приборов. Знать символ варистора — значит понимать нелинейную природу прибора. Попробовали в проектах? Вопросы — пишите, поможем!