حفاظت از دستگاه‌های هوشمند با استفاده از واریستورها در سیستم‌های برقی

با رایج‌تر شدن دستگاه‌های هوشمند در خانه‌ها، الکترونیک داخلی آنها نیز پیچیده‌تر می‌شود. از ماژول‌های ارتباطی بی‌سیم تا ریزکنترل‌کننده‌های دقیق و مدارهای تنظیم توان، دستگاه‌های امروزی بیشتر شبیه سیستم‌های رایانه‌ای جاسازی شده تا ماشین‌آلات سنتی عمل می‌کنند. با این حال، این پیشرفت‌ها علاوه بر ایجاد راحتی و اتوماسیون، آسیب‌پذیری بیشتری نسبت به ضربه‌های ولتاژی و سریزهای الکتریکی نیز ایجاد کرده‌اند.

واریستورها یا مقاومت‌های وابسته به ولتاژ، نقش مهمی در حفاظت این دستگاه‌ها از ولتاژهای گذرا دارند. وقتی ولتاژ در سطح نرمال است، یک واریستور مانند یک مقاومت با امپدانس بالا رفتار می‌کند و اجازه می‌دهد جریان بسیار کم یا هیچ جریانی از خود عبور ندهد. با این حال، هنگامی که ولتاژ از آستانه قطع آن فراتر رود—که معمولاً ناشی از ضربه‌های صاعقه، تغییر وضعیت شبکه برق یا راه‌اندازی موتورهای بزرگ است—امپدانس واریستور به طور چشمگیری کاهش می‌یابد و انرژی اضافی را از مدارهای حساس منحرف می‌کند.

در دستگاه‌های هوشمند مانند یخچال‌ها، کولرهای هوا، دیگ‌های آب گرم و اجاق‌های القایی، واریستورها معمولاً در مرحله ورودی برق نصب می‌شوند. این واریستورها اغلب به همراه فیوزها، سلف‌های مد رایج و خازن‌های X/Y قرار داده می‌شوند تا لایه اصلی حفاظت در برابر ضربه‌های ولتاژی را تشکیل دهند. این ترکیب از مدارهای تبدیل برق—مانند منبع‌های تغذیه سوئیچینگ و یکسوسازهای پلی—در برابر افزایش‌های اولیه ولتاژ محافظت می‌کند.

وریستورها علاوه بر نقش اصلی در ورودی توان، در نقش‌های حفاظتی ثانویه نیز استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، در بوردهای کنترل دستگاه‌های هوشمند، وریستورهای کوچک‌تر ممکن است در مجاورت خطوط ارتباطی یا بین آی‌سی‌های کلیدی و ریل‌های توان قرار گیرند. این وریستورهای ثانویه، میکروکنترلرهای ظریف و سنسورها را از انتشار ولتاژهای ناگهانی داخلی و رویدادهای تخلیه الکترواستاتیکی (ESD) محافظت می‌کنند.

مزیت قابل توجه وریستورها، ماهیت غیرفعال آن‌هاست. این قطعات نیازی به بایاس یا سیگنال کنترلی ندارند و این ویژگی آن‌ها را برای سیستم‌های جاسازی شده کوچک ایده‌آل می‌کند. زمان پاسخ‌دهی بسیار کوتاه آن‌ها که در حد نانوثانیه است و همچنین توانایی جذب انرژی، برای حفظ ثبات عملیاتی در مواجهه با اختلالات محیطی ضروری است.

همچنین، مقرون به صرفه بودن و دسترسی به محدوده گسترده‌ای از ولتاژها، وریستورها را به انتخاب ترجیحی در برابر سایر قطعات حفاظتی پیچیده‌تر مانند آرایه‌های TVS یا مدارهای کراون‌بار در طراحی دستگاه‌های خانگی تبدیل کرده است.

در دنیایی که دستگاه‌های هوشمند به طور فزاینده‌ای در زندگی روزمره ادغام می‌شوند، تضمین دوام و ایمنی آن‌ها اولویت اصلی است. واریستورها با جذب بی‌صدا و کارآمد ضربه‌های الکتریکی که در غیر این صورت عمر این دستگاه‌های هوشمند را کوتاه می‌کردند، به این نیاز پاسخ می‌دهند. به همین دلیل، این اجزا به یک عنصر اساسی در استراتژی حفاظت از الکترونیک خانگی مدرن تبدیل شده‌اند.

واریستور | حفاظت از وسایل برقی | جذب قطعات سریع الکتریکی