Что такое варистор, основные технические параметры, для чего используется

Если при ремонте кондиционера вы обнаружили на плате сгоревший предохранитель не спешите его тут же менять, вначале выясните причину по которой он сгорел.

Скорее всего это произошло из-за скачков напряжения в сети.

При измерении в сети напряжение питания оно постоянно колеблется,причём не всегда в пределах безопасных для кондиционеров.

Плюс к этому в сети всегда присутствуют короткие импульсы напряжением в несколько киловольт. Происходит это из-за постоянного отключения и включения индуктивной и ёмкостной нагрузки (электродвигатели,трансформаторы и т. д.), а также из-за атмосферного электричества.

Кондиционеры, как и любую другую электронную технику защищают на этот случай варисторами. Точнее электронную начинку кондиционера-плату управления.

Причины неисправности

Варисторы устанавливают параллельно защищаемой цепи, а последовательно с ним ставят предохранитель. Это нужно для того, чтобы, когда варистор сгорит, при слишком сильном импульсе перенапряжения сгорел предохранитель, а не дорожки печатной платы.

Единственной причиной выхода из строя варистора является резкий и сильный скачок напряжения в сети. Если энергия этого скачка большая, чем может рассеять варистор — он выйдет из строя. Максимальная рассеиваемая энергия зависит от габаритов компонента. Они отличаются диаметром и толщиной, то есть, чем они больше — тем больше энергии способен рассеять варистор.

Скачки напряжения могут возникать при авариях на ЛЭП, во время грозы, при коммутации мощных приборов, особенно индуктивной нагрузки.

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:

1. Высокое время срабатывания.
2. Отслеживание перепадов при помощи безинерционного метода.
3. Широкий диапазон напряжений: от 12 В до 1,8 кВ.
4. Длительный срок службы.
5. Низкая стоимость.

У варистора, кроме его достоинств, существуют серьезные недостатки, на которые следует обратить внимание при разработке какого-либо устройства. К ним относятся:

1. Большая емкость.
2. 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.

Способы проверки

Любой ремонт электроники и электрооборудования начинается с внешнего осмотра, а потом переходят к измерениям. Такой подход позволяет локализовать большую часть неисправностей. Чтобы найти варистор на плате посмотрите на рисунок ниже — так выглядят варисторы. Иногда их можно перепутать с конденсаторами, но можно отличить по маркировке.

Если элемент сгорел и маркировку прочесть невозможно — посмотрите эту информацию на схеме устройства. На плате и в схеме он может обозначаться буквами RU. Условное графическое обозначение выглядит так.

Есть три способа проверить варистор быстро и просто:

1. Визуальный осмотр.
2. Прозвонить. Это можно сделать муьтиметром или любым другим прибором, где есть функция прозвонки цепи.
3. Измерением сопротивления. Это можно сделать омметром с большим пределом измерений, мультиметром или мегомметром.

Варистор выходит из строя, когда через него проходит большой или длительный ток. Тогда энергия рассеивается в виде тепла, и если её количество больше определённого конструкцией — элемент сгорает. Корпус этих компонентов выполняется из твердого диэлектрического материала, типа керамики или эпоксидного покрытия. Поэтому при выходе из строя чаще всего повреждается целостность наружного покрытия.

Можно визуально проверить варистор на работоспособность — на нем не должно быть трещин, как на фото:

Следующий способ — проверка варистора тестером в режиме прозвонки. Сделать это в схеме нельзя, потому что прозвонка может сработать через параллельно подключенные элементы. Поэтому нужно выпаять хотя бы одну его ножку из платы.

Важно: не стоит проверять элементы на исправность не выпаивая из платы – это может дать ложные показания измерительных приборов.

Так как в нормальном состоянии (без приложенного к выводам напряжения) сопротивление варистора большое — он не должен прозваниваться. Прозвонку выполняют в обоих направлениях, то есть два раза меняя местами щупы мультиметра.

На большинстве мультиметров режим прозвонки совмещен с режимом проверки диодов. Его можно найти по значку диода на шкале селектора режимов. Если рядом с ним есть знак звуковой индикации — в нем наверняка есть и прозвонка.

Другой способ проверки варистора на пробой мультиметром является измерение сопротивления. Нужно установить прибор на максимальный предел измерения, в большинстве приборов это 2 МОма (мегаомы, обозначается как 2М или 2000К). Сопротивление должно быть равным бесконечности. На практике оно может быть ниже, в пределах 1-2 МОм.

Интересно! То же самое можно сделать мегаомметром, но он есть далеко не у каждого. Стоит отметить, что напряжение на выводах мегаомметра не должно превышать классификационное напряжение проверяемого компонента.

На этом заканчиваются доступные способы проверки варистора. В этот раз мультиметр поможет радиолюбителю найти неисправный элемент, как и в большом количестве других случаев. Хотя на практике мультиметр в этом деле не всегда нужен, потому что дело редко заходит дальше визуального осмотра. Заменяйте сгоревший элемент новым, рассчитанным на напряжение и диаметром не меньше чем был сгоревший, иначе он сгорит еще быстрее предыдущего.

Источник: samelectrik.ru

Принцип действия варистора

Варисторная защита подключается параллельно основному оборудованию, которое необходимо защитить. После возникновения импульса напряжения, благодаря наличию нелинейной характеристики, варистор шунтирует нагрузку и уменьшает величину сопротивления до нескольких долей Ома. Энергия, при перенапряжении, поглощается и рассеивается в виде тепла. Варистор как бы срезает импульс опасного перенапряжения, поэтому защищаемое устройство остается невредимым, что возможно даже с низким уровнем изоляции.

Рис. №1. Конструктивная схема варистора и его характеристика.

Условное обозначение варистора, например, СНI-1-1-1500. СН означает, нелинейное сопротивление, первая цифровое значение – материал, вторая – конструкцию ( 1- стержневой; 2 – дисковый), третья цифра – номер разработки, последняя цифра обозначает значение падения напряжения.

Таблица классификации варисторов

Как проверить варистор мультиметром

Варистор – это своеобразный полупроводниковый резистор, имеющий нелинейную вольтамперную характеристику. То есть, пока электрическое напряжение на его контактах не достигло какого-то порогового значения, он не будет пропускать ток (вернее будет, но пренебрежительно малый по сравнению с токами, протекающими в схеме, где он установлен). В случае превышения этого уровня, варистор откроется (его сопротивление с нескольких миллионов Ом упадет до единиц и долей Ом).

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.

В силовых устройствах последовательно с ним идет предохранитель. Импульсное напряжение поглощает варистор, а при длительном перенапряжении перегорает предохранитель.

Маркировка варисторов

Существует огромное количество варисторов разных производителей, с разным пороговым напряжение срабатывания и рассчитанные на разный ток. Узнать какой стоял варистор можно по его маркировке. Например маркировка варисторов CNR:

CNR-07D390K , где:

• CNR- серия, полное название CeNtRa металлоксидные варисторы
• 07- диаметр 7мм
• D – дисковый
• 390 – напряжение срабатывания, рассчитываются умножением первых двух цифр на 10 в степени равной третьей цифре, то есть 39 умножаем на 10 в нулевой степени получатся 39 В, 271-270 В и т. д.
• K – допуск 10 %, то есть разброс напряжения может колебаться от номинального на 10 % в любую сторону.

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.

Применение реостата

С течением времени параметры варистора меняются. Его порог срабатывания может сместиться, что приведет к выходу из строя всего прибора.

Для проверки действительного порогового напряжения, дополнительно к мультиметру, потребуется ЛАТР или реостат, включённый по схеме потенциометра, предохранитель в стеклянном или керамическом корпусе на 0,5-1 Ампер.

Для этого собирается схема, в которой к реостату подается электрический потенциал превышающий напряжение срабатывания варистора. К среднему подвижному контакту реостата подключается один вывод варистора, а ко второму предохранитель. Другой контакт предохранителя соединяется с одним из крайних контактов реостата.

Мультиметр подключается параллельно к варистору и переводится в режим вольтметра. Переключателем выбирается шкала, покрывающая значение входного напряжения собранной схемы.

Затем с помощью подвижного контакта реостата плавно изменяется напряжение от нуля и до срабатывания варистора. Это определяется по вольтметру. Сначала показания мультиметра будут расти, а потом сбросятся до нуля.

Последнее максимальное ненулевое значение и будет пороговым напряжением.

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.

Источник: evosnab.ru

Проверка варистора мультиметром, определяем работоспособность

Каждая радиодеталь в электрической схеме имеет свое предназначение. Одни меняют параметры, другие являются сигнализаторами состояния или исполнителями команд.

Есть радиоэлементы, отвечающие за безопасность и защиту (речь идет не о банальных предохранителях). Например, варистор, который резко меняет свои характеристики при скачках напряжения.

Это свойство используется в системах защиты блоков питания и коммутационных устройств. Кроме того, он используется в качестве простейшего фильтра импульсного напряжения. Деталь недорогая, но достаточно эффективная.

Если ваш удлинитель или электроприбор не выполняет свою функцию после скачка напряжения, не торопитесь вникать в устройство схемы. Иногда достаточно знать, как проверить варистор мультиметром.

Что это за элемент, и как он работает?

Варисторами называют разновидность резисторов, выполненных из полупроводника.

Обозначение на схеме

Особенность этого элемента – скачкообразное изменение сопротивления при определенных значениях напряжения. То есть, до заданного значения, сопротивление варистора удерживается в стабильном состоянии. После превышения вольтажа, сопротивление стремительно уменьшается и стремится к нулю.

Как видно на графике вольт амперной характеристики, сила тока, протекающего через варистор, стабильна в заданном диапазоне напряжения. При его повышении, ток резко возрастает. Это происходит именно по причине лавинообразного снижения сопротивления.

Чтобы знать, как проверить варистор на исправность мультиметром, рассмотрим его устройство.

Как работает виристор, наглядный пример — видео

Разумеется, есть так называемый порог живучести: величина тока, помноженная на время прохождения. При достижении критического значения, деталь термически разрушается, и цепь будет разомкнута. От этого значения зависит работоспособность варистора: то есть, способность выдерживать скачки напряжения.

Например, варистор K275: Он может работать в цепях до 450 вольт, и срабатывает при достижении напряжения 275 вольт. Способность поглощать энергию 151 Дж, позволяет взять на себя ток 8000 ампер в течении нескольких миллисекунд. Затем деталь выходит из строя.

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.

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:

1. CNR — металлооксидный тип.
2. 14 — диаметр прибора, равный 14 мм.
3. D — радиокомпонент в форме диска.
4. 471 — максимальное значение напряжения, на которое он рассчитан.
5. К — допустимое отклонения классификационного напряжения, равное 10%.

Существуют технические характеристики, необходимые для применения в схеме. Это связано с тем, что для защиты различных элементов цепи следует использовать различный тип полупроводникового сопротивления.

Их основные характеристики:

1. Напряжение классификации — значение разности потенциалов, взятое с учетом того, что сила тока, равная 1 мА, протекает через варистор.
2. Максимальная величина переменного напряжения — является среднеквадратичным значением, при котором он открывается и, следовательно, величина его сопротивления понижается.
3. Значение постоянного максимального напряжения, при котором варистор открывается в цепи постоянного тока. Как правило, оно больше предыдущего параметра для тока переменной амплитуды.
4. Допустимое напряжение (напряжение ограничения) является величиной, при превышении которой происходит выход элемента из строя. Указывается для определенной величины силы тока.
5. Поглощаемая максимальная энергия измеряется в Дж (джоулях). Эта характеристика показывает величину энергии импульса, которую может рассеять варистор и при этом не выйти из строя.
6. 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.
7. 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%).

После описания принципа работы, особенностей маркировки и основных характеристик следует рассмотреть сферы применения варисторов.

Применение варисторов в схемах защиты

Исходя из свойств элемента, логично применять его в цепях обхода основной электросхемы. При повышении питающего напряжения, варистор выступит в роли своеобразного шунта.

При импульсном (несколько миллисекунд) скачке напряжения, основной ток пройдет в обход схемы. При восстановлении параметров – электропитание цепи мгновенно возобновится.

Однако, есть существует риск продолжительного повышения вольтажа, защита работать не будет. Поэтому в цепь питания с варистором, устанавливают размыкающее устройство: предохранитель либо автоматический выключатель.

Простейший пример – варистор подключается параллельно питанию в удлинителе с защитой. При скачке напряжения, элемент фактически формирует короткое замыкание, и срабатывает защитный автомат.

Как проверить работоспособность варистора?

Мы уже знаем, что варистор – по сути сопротивление. Стало быть, его можно проверить тестером. Простейший способ – замер сопротивления. Необходимо выпаять деталь из схемы, и проверить сопротивление в различных диапазонах измерения.

Сопротивление должно быть бесконечно большим – это свидетельствует об исправности варистора. Если схема не имеет дополнительного сопротивления в цепи подключения, можно проверить варистор мультиметром не выпаивая.

Например, в том же удлинителе. Только не забудьте выдернуть вилку из розетки, и отключить все потребители, включенные в удлинитель.

При необходимости точного измерения параметров, необходимо собрать схему из не слишком требовательного потребителя (например, мощной лампы накаливания) и предохранителя.

Под нагрузкой понимаем ту самую лампу.

Как проверить S14 K275 этим методом?

Мы знаем, что напряжение срабатывания составляет 275 вольт. При подаче напряжения 220 вольт, схема работает в рабочем режиме: варистор имеет бесконечное сопротивление, ток протекает по основной цепи, лампа горит.

Подаем на вход повышенное напряжение (например, 400 вольт). Варистор переходит в режим защиты (сопротивление резко снижается, ток протекает через него), перегорает предохранитель, лампа гаснет. Вывод: варистор исправен.

Обзор варисторов

Компания Littelfuse выпускает широкую номенклатуру варисторов (рисунок 9). Их можно условно разделить на пять сегментов (таблица 4):

• MOV и MLV-варисторы для поверхностного монтажа (SMD);
• MOV-варисторы с радиальными выводами;
• промышленные MOV-варисторы с большой энергией рассеяния;
• специализированные варисторы;
• MOV-варисторы с дополнительной тепловой защитой.

Рис. 9. Варисторы Littelfuse

Таблица 4. Обзор варисторов производства Littelfuse

Наименование	Диапазон рабочих напряжений AC, В	Диапазон рабочих напряжений DC, В	Диапазон пиковых токов, А	Диапазон пиковой энергии, Дж	Диапазон рабочих температур, °С	Число защища- емых линий	Испол- нение	Размер диска, мм
SMD MOV и MLV
MHS	–	9…42	–	–	-55…125	1	SMD	–
MLE	–	18	–	–
0201 MLA	–	5,5	–	–
MLA	2,5…107	3,5…120	4…500	0,02…2,5
MLA Automotive	2,5…40	3,5…48	500	0,1…2,5
AUML	18…48	1,5…25
MLN	4…14	5,5…18	30	0,05…0,10		4
CH	14…275	18…369	100..400	1,0…8,0		1
SM7	50…510	68…675	1200	10…40	-55…85
SM20	20…320	26…420	6500	165
MOV-варисторы с радиальными выводами
LV UltraMOV	11…95	14…127	500…10000	0,8…150	-55…85	1	Радиаль- ные выводы	5, 7, 10, 14, 20
UltraMOV	130…625	170…825	1750…10000	12,5…400				7, 10, 14, 20
UltraMOV® 25S	115…750	150…970	22000	230…890				25
C-III	130…1000	3500…10000	40…530	10, 14, 20
LA	130…1000	175…1200	1200…6500	11…360				7, 10, 14, 20
ZA	4…460	5,5…615	50…6500	0,1…52				5, 7, 10, 14, 20
AUMOV	14…42	16…50	400…5000	1,0…140	-40…125			5, 7, 10, 14, 20
HMOV	11…625	14…825	–	4,2…490				10, 14, 20
Промышленные MOV-варисторы с высокой энергией рассеяния
BA/BB	130…2800	175…3500	50000…70000	450…10000	-55…85	1	Винтовые или защелкива- ющиеся выводы	60
DA/DB	130…750	175…970	40000	270…1050				40
HA	110…750	148…970	25000…40000	160…1050			Радиальные выводы	32, 40
HB34, HF34, HG34	110…750	148…970	40000	220…1050				34
DHB34	110…750	148…970	40000	220…1050				34
CA	250…2800	330…3500	20000…70000	880…10000			Диск без выводов	60
Специализированные MOV-варисторы
MA	9…264	13…365	40…100	0,06…1,7	-55…85	1	Аксиальные выводы	–
RA	4…275	5,5…369	100…6500	0,4…160	-55…125		Радиальные выводы	–
High Reliability	130…320	175…420	6000	50…120	-55…85		различное	7, 10, 14, 20
MOV-варисторы с тепловой защитой
TMOV/iTMOV	115…750	150…970	6000…10000	35…480	-55…85	1	Радиальные выводы	14, 20
TMOV®25S	115…750	150…970	20000	170…670				25
TMOV®34S	115…750	150…970	40000	280…1200				34
SMOV®25S	115…750	150…970	20000	170…670	-45…75			25
SMOV®34S	115…750	150…970	40000	280…1200				34
FBMOV	115…750	150…970	40000	340…1340	-55…85		Выводы с болтовым соединением	–

Варисторы для поверхностного монтажа (SMD)

Традиционные выводные варисторы не всегда могут быть использованы в компактных приложениях из-за недостатка свободного места. Кроме того, производители электроники стараются уйти от выводного монтажа и максимально использовать поверхностный монтаж там, где это возможно. Решить эту задачу помогают SMD-варисторы. Большая часть SMD-варисторов использует многослойную MLV-конструкцию, но в номенклатуре Littelfuse также присутствуют и однослойные SMD-варисторы. SMD-варисторы производства компании Littelfuse перекрывают широкий диапазон рабочих напряжений от единиц до сотен В и способны выдерживать пиковые токи до нескольких тысяч А. Рассмотрим некоторые линейки из данного сегмента (рисунок 10).

Рис. 10. Примеры SMD-варисторов Littelfuse

Серия MLA – миниатюрные многослойные SMD-варисторы для защиты цепей постоянного и переменного напряжения. В настоящий момент серия объединяет более пятидесяти моделей с различными типоразмерами 0402/0603/0805/1206/1210, с диапазоном рабочих напряжений 2,5…107 В AC и 3,5…120 В DC. Диапазон пиковых токов для представителей серии оказывается достаточно широким: 4…500 А (импульс 8/20 мкс). Варисторы MLA способны работать в широком диапазоне рабочих температур -55…125°С.

Серия MLA Automotive – аналог варисторов MLA для автомобильных приложений. Данная серия имеет сертификацию AEQ-Q200 и объединяет около сорока представителей с рабочими напряжениями 2,5…107 В AC и 3,5…120 В DC. Разработчикам доступны модели с типоразмерами 0603/0805/1206/1210. Диапазон рабочих температур для этих варисторов также составляет -55…125°С. Кроме квалификации AEQ-Q200, варисторы MLA Automotive способны выдерживать мощные импульсы при сбросе нагрузки, в соответствии с требованиями SAE J1113.

Серия AUML – еще одна серия MLV-варисторов для автомобильных приложений, имеющая квалификацию AEQ-Q200. В отличие от серий, рассмотренных выше, варисторы AUML имеют только пять вариантов рабочего напряжения: 16, 18, 24, 48, 68 В. Среди преимуществ варисторов данной серии стоит отметить компактные типоразмеры 1206/1210/1812/2220 и устойчивость к мощным импульсным помехам. В частности, варисторы AUML способны выдерживать более 10 импульсов, в соответствии с SAE J1113.

Серия CH – компактные MOV-варисторы для защиты цепей переменного и постоянного напряжения (рисунок 9). Эти варисторы являются отличной альтернативой для традиционных варисторов с радиальными выводами в приложениях с жестким ограничением свободного пространства. Серия объединяет полтора десятка моделей с рабочими напряжениями 14…275 В AC и 18…369 В DC, пиковым током до 600 А и миниатюрными габаритами всего 5×8 мм. Стоит также отметить широкий диапазон рабочих температур -55…125°С.

Серия SM7 – наиболее высоковольтная серия SMD-варисторов Littelfuse. Представители серии перекрывают диапазон рабочих напряжений 50…510 В AC и 68…675 В DC. Варисторы SM7 имеют пластиковое корпусное исполнение размерами 11,4х8,3 мм. Высота корпуса составляет 3,6 мм или 6,0 мм в зависимости от модели. Пиковый ток для варисторов SM7 достигает 1200 А (импульс 8/20 мкс), а диапазон рабочих температур -40…85°С. Работа с более высокими температурами также возможна, но с учетом дерейтинга.

MOV-варисторы с радиальными выводами

Это наиболее представительная группа варисторов в линейке Littelfuse, которая объединяет традиционные выводные варисторы с различными характеристиками. Рассмотрим некоторые конкретные серии.

Серия UltraMOV – настоящие рабочие лошадки среди варисторов (рисунок 11). Их используют в самых различных приложениях, начиная от сетевых фильтров и источников бесперебойного питания и заканчивая блоками питания, а также широким спектром бытовых устройств. Серия объединяет более шести десятков моделей с диапазоном рабочих напряжений 130…625 В AC и 170…825 В DC, диаметром диска 10/14/20 мм и пиковым током до 10 кА (импульс 8/20 мкс). Существуют два варианта исполнения варисторов этой серии. Между собой они отличаются материалом компаунда и диапазоном рабочей температуры. Модели с заливкой фенолформальдегидной смолой способны работать в диапазоне -55…125°С, а модели с заливкой эпоксидной смолой имеют рабочий диапазон -55…85°С.

Рис. 11. Внешний вид MOV-варисторов с радиальными выводами

Серия LV UltraMOV – MOV-варисторы, предназначенные в первую очередь для защиты цепей постоянного напряжения 14…125 В. Среди целевых приложений для этой серии можно отметить светодиодную подсветку, аудио- и видеоустройства, зарядные устройства мобильных телефонов, системы сигнализации, телекоммуникационное и промышленное оборудование и так далее. Серия насчитывает более шестидесяти моделей с диаметрами диска 5/7/10/14/20 мм и пиковым током до 10 кА (импульс 8/20 мкс). Диапазон рабочих температур различных моделей зависит от вида заливочного компаунда: -40…125°С (фенолформальдегидная смола) или -40…85°С (эпоксидная смола).

Серия LA – серия с наиболее широким диапазоном перекрываемых рабочих напряжений 130…1000 В AC и 175…1200 В DC. Варисторы LA имеют классическую дисковую форму с радиальными выводами и диаметром 7/10/14/20 мм. Среди отличительных особенностей серии можно отметить высокую рассеиваемую энергию до 360 Дж и высокий пиковый ток до 6,5 кА. Многие варисторы данной серии имеют два варианта исполнения: исполнение «А» со стандартным значением напряжения ограничения и исполнение «B» с уменьшенным значением напряжения ограничения. Например, модели V130LA20AP и V130LA20BP имеют идентичные характеристики: рабочее напряжение 130 В AC и 175 В DC, пиковый ток 6500 А, диаметр диска 20 мм. Однако для V130LA20AP напряжение ограничения составляет 340 В, а для V130LA20BP всего 325 В. Диапазон рабочих температур для всех моделей -55…85°С.

Серия ZA – еще одна серия MOV-варисторов, предназначенных в первую очередь для защиты цепей постоянного напряжения 5,5….615 В. Варисторы ZA представлены в традиционных типоразмерах 5/7/10/14/20 мм и имеют диапазон рабочих температур -55…85°С.

Серия AUMOV предназначена для автомобильных приложений и имеет квалификацию AEC-Q200. Представители серии перекрывают широкий диапазон рабочих напряжений 16…825 В DC и способны выдерживать импульсы тока до 5 кА. Варисторы AUMOV представлены традиционными типоразмерами диска 5/7/10/14/20 мм и имеют различные диапазоны рабочих температур: -40…85°С (модели с эпоксидной заливкой) или -40…125°С (модели с силиконовой заливкой).

Промышленные MOV-варисторы с большой энергией рассеяния

Это особая группа варисторов, которая предназначена для поглощения сверхмощных помех с пиковым током до 70 кА и пиковой энергией до 10 кДж. Внешний вид таких варисторов сильно отличается от внешнего вида привычных дисковых компонентов (рисунок 12). Как правило, мощные варисторы имеют либо клеммные выводы, либо выводы с винтовыми креплениями.

Рис. 12. Внешний вид MOV-варисторов серии DA/DB производства Littelfuse

Варисторы серии DA/DB – мощные MOV-варисторы производства Littelfuse, предназначенные для защиты цепей переменного напряжения 130…750 В AC и цепей постоянного напряжения 175…970 В DC. Варисторы DA имеют винтовые клеммы, а варисторы DB имеют клеммы 12,7 мм. Пиковый ток для варисторов DA/DB составляет 40 кА. Основным приложением данной серии является промышленное оборудование: приводы электродвигателей, источники питания для горнодобывающей и нефтегазовой отраслей и так далее.

Специализированные варисторы Littelfuse

Данная группа варисторов имеет специфические особенности, востребованные в различных приложениях. Например, представители серии RA разрабатывались для приложений, работающих в условиях сильных вибраций. Серия MA предназначена для защиты от маломощных помех и имеет аксиальное расположение выводов. Серия High Reliability Varistors обеспечивают максимальную надежность и отвечает требованиям военных стандартов MIL-STD-19500, MIL-STD-202.

MOV-варисторы с дополнительной тепловой защитой

После срабатывания варистор переходит в режим ограничения напряжения. При этом мощность помехи рассеивается непосредственно на варисторе, что приводит к его разогреву. Если энергия помехи оказывается слишком высокой, варистор может перегреться и даже взорваться. Чтобы решить эту проблему и повысить уровень безопасности, были созданы варисторы со встроенным терморазмыкателем (рисунок 13).

Рис. 13. Варисторы TMOV 25S со встроенным терморазмыкателем имеют сразу три вывода

На рисунке 14 изображена структура и простейшая схема включения MOV-варистора со встроенным терморазмыкателем на примере TMOV25S. Дополнительный вывод используется для индикации состояния терморазмыкателя.

Рис. 14. Структура и простейшая схема включения варистора TMOV 25S

Серия TMOV 25S объединяет почти два десятка моделей с рабочими напряжениями 115…750 В AC, пиковым током 20 кА и рабочей температурой -55…85°С. Основными приложениями для варисторов TMOV 25S являются источники питания, блоки бесперебойного питания, сетевые фильтры и прочее.

Номенклатура варисторов Littelfuse объединяет огромное количество моделей, благодаря чему разработчик сможет найти оптимальную модель практически для каждого конкретного приложения. Однако такое многообразие усложняет процесс выбора. Рассмотрим пошаговую методику подбора оптимального варистора, предложенную компанией Littelfuse [1].

Как проверить варистор на плате?

Если деталь входит в состав сложной электросхемы, точно определить параметры сопротивления будет невозможно. Параллельно варистору есть масса сопротивлений, которые будут искажать показания прибора.

Однако этот способ настолько сложен (в плане вычислений), что радиолюбители его никогда не практикуют. Если вы не хотите нарушать целостность монтажной платы, достаточно выпаять хотя бы одну ножку варистора.

После чего вы подключаете мультиметр к детали, и выполняете проверку стандартным способом. Справедливости ради отметим, что сгоревший варистор почти всегда разрушается, или имеет следы обугливания.

Эта деталь не относится к разряду дорогих: стоимость простого варистора находится в диапазоне 7р – 50р. Так что, если есть подозрение на неисправность, можно просто заменить элемент.

Как заменить варистор на плате или подобрать аналог — видео

Источник: obinstrumente.ru

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.

Варистор варистору рознь: надежная защита от скачков напряжения

Варисторы – надежное средство для подавления скачков напряжения в первичных электрических цепях. Компания Littelfuse выпускает широкую линейку этих изделий, состоящую из нескольких серий, в числе которых – лидеры отрасли по рассеиваемой энергии, индустриальные варисторы серии C-III.

Чтобы быть уверенным в надежном функционировании разрабатываемого устройства, нужно уже на ранних этапах разработки продумать подавление скачков напряжения. Это может быть комплексной задачей, потому что электронные компоненты очень чувствительны к переходным процессам. Разработчик должен определить тип угрозы, из-за которой могут возникать скачки напряжения, и то, каким стандартам должно соответствовать устройство, исходя из области его применения. Варисторы чаще всего применяются для подавления скачков напряжения в первичных цепях. Компаний-производителей варисторов на рынке немало. Рассмотрим различные типы варисторов, остановимся на их физической сущности и сравним варисторы лидера рынка защитных компонентов – компании Littelfuse – с варисторами других популярных производителей – Epcos и Fenghua.

Варистор – электронный прибор, сопротивление которого нелинейно меняется с изменением подаваемого на него напряжения, его вольт-амперная характеристика (ВАХ) схожа с ВАХ двунаправленных диодов Зенера. Варистор состоит, в основном, из оксида цинка ZNO с небольшим содержанием висмута, кобальта, магния и других элементов. Варистор из оксида металла (Metal Oxide Varistor или MOV) спекается в процессе производства в керамический полупроводник с кристаллической микроструктурой, которая позволяет рассеивать очень большие энергии, поэтому варисторы часто используются для защиты от скачков напряжения, вызванных ударами молний, связанных с переходными процессами, с индуктивными нагрузками, электростатическими разрядами в цепях переменного и постоянного тока, а также в промышленных линиях питания. Помимо этого, варисторы используются в сетях с постоянным напряжением, например, в низковольтных источниках питания или автомобильных цепях. Процесс производства варисторов позволяет придать им разнообразную форму. Однако наиболее распространенным форм-фактором варисторов является диск c радиальными выводами.

Методы проверки мультиметром

Для проверки варистора, впрочем, как и любого другого радиоэлемента, проще всего использовать специально разработанные для этого приборы. В качестве таких устройств используются мультиметры. Основной параметр, который можно им померить — это внутреннее сопротивление элемента. Но перед тем как непосредственно приступить к проверке варистора, следует подготовиться.

Кроме мультиметра, понадобится:

Измерение сопротивления элемента можно проводить и без его выпаивания из схемы, но для получения достоверных данных следует отсоединить от платы хотя бы один его вывод. Вся подготовка сводится к тому, что полупроводниковый элемент сначала визуально осматривается на отсутствие: расколов, почернений, трещин. Если сразу видно лопнувший корпус, то проверку можно дальше не проводить. Такой варистор явно неисправен.

Паяльник, флюс и припой понадобится для того, чтобы отпаять один из выводов элемента или даже снять его целиком, а после проверки при необходимости запаять обратно. Даташит на элемент представляет собой официальный документ, выпускаемый производителем. В нём указываются все основные данные и характеристики.

Даташит используется для того, чтобы точно знать, какое рабочее сопротивление в состоянии покоя у радиодетали. Если при замере мультиметром сопротивление варистора не отличается более чем на 10%, то он считается исправным. Если сопротивление значительно меньше указанного в даташите, то его понадобится заменить. Важно отметить, что в обычном состоянии сопротивление варистора достигает нескольких сотен мегаом, поэтому и тестер должен иметь возможность измерять в этом пределе.

Измерения стрелочным прибором

Такое устройство считается аналоговым. В его конструкции используется электромеханическая головка. Она представляет собой рамку, помещаемую в магнитное поле. В зависимости от силы тока стрелка в рамке отклоняется, останавливаясь в определённом положении. Диапазон отклонения стрелки проградуирован числами, согласно которым и вычисляется сопротивление.

Перед тем как приступить к проверке варистора, стрелочный мультиметр понадобится настроить. Для этого выполняется его калибровка. Её суть сводится к выставлению нулевого положения стрелки путём вращения специальной ручки при замыкании щупов друг с другом.

Для этого кнопкой переключения выбирается режим работы, соответствующий значку «Ω», а галетный переключатель устанавливается на самый большой предел измерения сопротивления тестером. Чаще всего он обозначается как «х100», что соответствует мегаомам. Измерение сопротивления происходит от установленного в устройстве источника питания (батарейки). Поэтому, если выставить стрелку в ноль не получается, то батарейку понадобится заменить.

Проводя непосредственно измерения, одним щупом тестера дотрагиваются до одного вывода варистора, а другим — до другого. В итоге возможно три исхода:

1. Стрелка отклонится до нуля или покажет сопротивление в районе килоомов. Делается вывод о неисправности элемента (пробой).
2. Результат измерений лежит в пределах сотни мегаом. Такое показание указывает на исправность варистора.
3. При прикасании к выводам радиоэлемента стрелка никак на это не реагирует. Возможные причины в следующем: диапазона работы прибора не хватает для измерения величины сопротивления варистора, неисправен прибор, неисправен радиоэлемент (обрыв).

Цифровой тестер

Используя цифровой мультиметр, проверить варистор на работоспособность будет немного проще, чем аналоговым. Это связано с тем, что цифровой тестер в своей конструкции имеет жк-дисплей, на котором наглядно отображается измеренное сопротивление.

В основе работы тестера такого тип лежит аналого-цифровой преобразователь, принцип работы которого построен на сравнение измеряемого сигнала с опорным. Следует отметить, что, если при включении тестера на экране высвечивается значок мигающей батарейки, то элемент питания понадобится заменить. Порядок измерения сопротивления варистора можно представить в виде следующих действий:

Переключателем устанавливается максимальный предел измерения сопротивления. Обычно этот предел указывается числом и буквой. Если написаны просто числа, то единица измерения — Ом, буква K после числа обозначает килоом, буква M — мегаом.

• Щупы фиксируются на двух выводах варистора, а обратные концы проводов со штекерами вставляются в гнёзда тестера, обозначенные Ω и СОМ. Так как полярность приложенного сигнала к варистору значения не имеет, то и неважно, какой провод подключается к тому или иному выводу элемента. Хотя принято, что в разъём СОМ вставляется шнур чёрного цвета.
• Устройство включается путём нажатия на тестере кнопки ON/OFF.
• Если на индикаторе высвечивается единица, то это обозначает, что выбран малый предел измерений.
• Если на экране отображаются цифры отличные от единицы, то это и есть величина измеряемого сопротивления.

При трактовке результата измерений следует учитывать ещё и допуск. Каждый радиоэлемент имеет свой показатель допуска. Например, если допуск составляет 10 процентов, а внутреннее сопротивление варистора указано как 100 МОм, то полученные результаты должны находиться в пределах от 90 до 110 МОм. Если выявляется, что измеренное сопротивление элемента находится ниже или выше этого диапазона, то его можно считать неисправным.

Характеристики варисторов

Основными параметрами, которые используют при описании характеристик варисторов, являются:

• Un — классификационное напряжение, обычно измеряемое при токе 1 мА, — это условный параметр, который указывается при маркировке элементов;
• Um — максимально допустимое действующее переменное напряжение (среднеквадратичное);
• Um= — максимально допустимое постоянное напряжение;
• Р — номинальная средняя рассеиваемая мощность, это та, которую варистор может рассеивать в течение всего срока службы при сохранении параметров в установленных пределах;
• W — максимальная допустимая поглощаемая энергия в джоулях (Дж), при воздействии одиночного импульса.
• Ipp — максимальный импульсный ток, для которого время нарастания/длительность импульса: 8/20 мкс;
• Со — емкость, измеренная в закрытом состоянии, при работе ее значение зависит от приложенного напряжения, и когда вари-стор пропускает через себя большой ток, она падает до нуля.

От величины W зависит, как долго может действовать перегрузка (с максимальной мощностью Рт) без опасности повредить варистор, т. е.:

Для применения рабочее напряжение у варисторов выбирается исходя из допустимой энергии рассеяния и максимально допустимой амплитуды напряжения. Напряжение ограничения примерно равно квалификационному напряжению (Un) варистора.

Для ориентировочных расчетов рекомендуется, чтобы на переменном напряжении оно не превышало Uвх PCBWay — всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН

• Сборка печатных плат от $88 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
• Онлайн просмотрщик Gerber-файлов от PCBWay!

Как проверить варистор мультиметром — пошаговая инструкция

От перепадов напряжения не застрахована ни одна электросеть, есть множество причин вызывающих это явление, начиная от перегрузки и заканчивая перекосом фаз. Такие броски способны вывести из строя бытовую технику, поэтому практически все современные электронные устройства имеют защиту. Если после очередного перепада в БП какого-нибудь прибора сгорел предохранитель, произведя его замену, не спешите включать технику. На всякий случай проверьте варистор на исправность тестером или мультиметром.

Прежде, чем перейти к тестированию, рекомендуем ознакомиться с кратким описанием варистора, особенностями его работы и характеристиками. Эта информация может быть полезной при поиске аналога, взамен вышедшего из строя элемента.

Как видно из графика, когда напряжение на полупроводнике достигает порогового значения, резко увеличивается сила тока, что вызвано понижением сопротивления. Эта характеристика позволяет использовать варистор в качестве защиты от кратковременных скачков напряжения.

Описание и принцип работы

В отличие от плавкого предохранителя или автоматического выключателя, который обеспечивает защиту от перегрузки по току, варистор обеспечивает защиту от перенапряжения посредством фиксации напряжения аналогично стабилитрону. Купить варистор на Алиэкспресс:

Слово «варистор» представляет собой сочетание слов VARI-able resi-STOR, используемыми для описания их режима работы еще в первые дни развития, который является немного неверным, так как варистор не может вручную изменять как, например потенциометр или реостат.

Но в отличие от переменного резистора, значение сопротивления которого можно вручную изменять между его минимальным и максимальным значениями, варистор автоматически изменяет значение своего сопротивления при изменении напряжения на нем, что делает его нелинейным резистором, зависящим от напряжения, или сокращенно VDR.

Принцип действия, обозначение на схеме, варианты применения

Внешне варистор очень похож на конденсатор, но его внутреннее устройство, как видно из рисунка 3, совершенное иное.

Обозначения:

А – два металлических электрода в форме диска;

В – вкрапления оксида цинка (размер кристаллов не соблюден);

С – оболочка полупроводника, сделанная на основе синтетических отвердителей (эпоксидов);

D – керамический изолятор;

Е – выводы.

Помимо конструкции, на рисунке 3 показано обозначение элемента на принципиальных схемах (2).

Содержание оксида цинка в керамическом изоляционном слое определяет порог срабатывания варистора, как только напряжение станет выше допустимого, сопротивление резко снижается и проходящий через полупроводник ток увеличивается. Вырабатывающаяся в результате этого процесса тепловая энергия рассеивается в воздухе.

Такой принцип действия позволяет не допустить выход из строя электронных устройств при краткосрочном перепаде напряжения. Длительный импульс вызовет перегрев и разрушение варистора, но на этот процесс требуется время. Хоть оно исчисляется долями секунды, в большинстве случаев, этого достаточно для срабатывания плавкого предохранителя.

Именно поэтому после замены предохранителя необходимо проверять варистор (внешний осмотр и тестирование мультиметром). В противном случае, следующий перепад напряжения, с большой долей вероятности, приведет к разрушению компонентов электронного устройства.

Значения емкостного сопротивления

Поскольку основная проводящая область варистора между двумя его выводами ведет себя как диэлектрик, ниже его напряжения зажима варистор действует как конденсатор, а не как резистор. Каждый полупроводниковый варистор имеет значение емкости, которое напрямую зависит от его площади и обратно пропорционально его толщине.

При использовании в цепях постоянного тока емкость варистора остается более или менее постоянной при условии, что приложенное напряжение не увеличивается выше уровня напряжения зажима и резко падает вблизи своего максимального номинального постоянного напряжения постоянного тока.

Однако в цепях переменного тока эта емкость может влиять на сопротивление корпуса устройства в области непроводящей утечки его характеристик IV. Поскольку они обычно соединены параллельно с электрическим устройством для защиты от перенапряжения, сопротивление утечки варисторов быстро падает с увеличением частоты.

Это соотношение приблизительно линейно с частотой, и полученное в результате параллельное сопротивление, его реактивное сопротивление переменного тока Xc может быть рассчитано с использованием обычного 1 / (2πƒC), как для обычного конденсатора. Затем, когда частота увеличивается, увеличивается и ток утечки.

Но наряду с варисторами на основе кремниевых полупроводников были разработаны варисторы на основе оксидов металлов, чтобы преодолеть некоторые ограничения, связанные с их кузенами из карбида кремния.

Пример реализации защиты

На рисунке 4 показан фрагмент принципиальной схемы БП компьютера, на котором наглядно показано типовое подключение варистора (выделено красным).

Судя по рисунку, в схеме используется элемент TVR 10471К, используем его в качестве примера расшифровки маркировки:

• первые три буквы обозначают тип, в нашем случае это серия TVR;
• последующие две цифры указывают диаметр корпуса в миллиметрах, соответственно, у нашей детали диаметр 10 мм;
• далее идут три цифры, которые указывают действующее напряжение для данного элемента. Расшифровывается следующим образом: XXY = XX*10 y , в нашем случае это 47*10 1 , то есть 470 вольт;
• последняя буква указывает класс точности, «К» соответствует 10%.

Можно встретить и более простую маркировку, например, К275, в этом случае К – это класс точности (10%), последующие три цифры обозначают величину действующего напряжения, то есть, 275 вольт.