MOV Varistor'io pagrindai: išsamus vadovas

‌ MOV (Metalinio Oksido Varistorius) yra vienas populiariausių viršijamosios voltinio apsaugos priemonių. Jo pagrindinis medžiaga yra daugiakristalinsis polikrystalinis semiconductorius, sukeltas iš zinc oksido (ZnO) ir pridėjimų. Jau esanti analizė yra sisteminga nuo principo, parametrų, pasirinkimo iki taikymo:

1. Pagrindiniai MOV charakteristika

1.1 Nelyginė volt-ampér charakteristika

● Žemosios įtampos zona: Kai įtampa yra žemiau slenksties, MOV lika aukštos varžos būsenoje (smūgių srovė yra mikroamperio diapazone).

● Perlaidimo zona: Kai įtampa viršija slenkčio reikšmę (nominaliąją įtampą Vn), varža drastiškai sumažėja, leidžiant didelę srovę atleisti, taip pasiekiama įtampos fiksuotinimas.

● Fiksuotinė įtampa (Vc): Paprastai 1,5 iki 2 kartus nominaliosios įtampos, užtikrinant, kad ji lieka žemiau apsaugotos komponentų įtampos ribos.

1.2 Medžiagos ir struktūra

● Cinko oksido bazė: ZnO dalelės ir jų ribos suformuoja „PN jungties panašų“ kliūtį, teikiant greitą atsaką (nanosekundžių lygmeniu).

● Daugiulypis struktūra: Per spaudimą gautas tankus keramikos kūnas sieja srovės perdavimo gebėjimą su tūriu. Pavyzdžiui, 14D serija su 14mm skersmeniu gali išlaikyti smegenų srovę iki 10kA.

2. Griežti parametrai ir MOV pasirinkimas

2.1 Nominalusis voltas (Vn)

Apibrėžimas: Įtampa 1mA Dd. srovės (pvz., 470V).

2.2 Atrankos formulė:

● AC sistemos: Vn ≥ 1,2–1,5 × RMS tiekimo įtampa (pvz., 220V AC pasirenka 470V).

● Dd. sistemos: Vn ≥ 1,5 × maksimali tolydžioji veikianti įtampa.

● Klaidingas požiūris: Nominalinė įtampa nėra „aktyvavimo įtampa“; faktiškai įjungimo įtampa gali būti aukštesnė (žiūrėti V-I kreivę).

2.3 Didžiausia srovė (IP)

"Superspinduliuotoji galia" (SPS) - tai galia, kuri yra didesnė kaip 10 kV.

Taikymo lygis:

2.4 Energijos valdymas (džoulai)

● Formulė: E = Vc × IP × t (kur t yra impulso plotis, paprastai 20 μs 8/20 μs).

● Pavyzdys: kai Vc = 800V ir IP = 10kA, energija yra 160J. Įsitikinkite, kad MOV nominali energija viršija faktinę viršijimo energiją.

2.5 Nusikirtimo režimai ir gyvavimo trukmė

● Senėjimo nusikirtis: po kelių virpamųjų, šilumos srautas didėja, o galiausiai MOV gali nuleisti.

● Saugumo dizainas: naudokite temperatūros trynus (TF) arba MOV su termine trikdymo mechanizma (pvz., TNR serija), kad išvengtumėte trumpujų sukeltų gaisrų.

3. MOV programinės įrangos dizaino apžvalga

3.1 Schema

● Artimiausio montavimo principas: Išdėkite MOV arti apsaugos galo (pvz., energijos įvesčies) siekiant sutrumpinti virimo kelius.

● Žemos induktyvumo prievadai: Vengti ilgų sekų, kurios prideda parazitine induktyvumą, kuri gali padidinti likusią voltą.

● Paralelinis atjungimas: Kai naudojama kartu su dujinio išlaidos trubu (GDT), reikalingas serijinis rezistorius arba induktorius, kad būtų užkirstas GDT srautui tęstis ir prevencijuotų MOV pargavimą.

3.2 Daugiapakopės apsaugos projektavimas

● 1 pakopa apsaugai (prieš šiltnamius): Dujinės išlaidos trubos (GDT) arba skystymosi tarpai, skirti išleisti perkramo srovę.

● Antrosios eilės apsauga (suspaudimas): MOVs sumažina liekančią įtampą žemiau 1kV.

● Trečiosios eilės apsauga (precizuota apsauga): TVS diodai dar labiau suspaudo įtampą iki saugaus lygio jautriems čipams (pvz., 24V).

● Tipiškas dizainas: GDT (pirmoji eilutė) → MOV (antroji eilutė) → TVS (trečioji eilutė).

3.3 Termovaldymas ir deratingas

● Aukštos temperatūros deratingas: MOVs talpybė nešioti srovę sumažėja apie 20% kiekvieno 25°C aplinkos temperatūros padidėjimo.

● Paraleliai jungti MOV: Aukštos energijos programoms jungti kelis MOV su sutampančiais parametrais (pavyzdžiui, Vn nuokrypis ≤5%).

4. Tipiški taikymo scenarijai ir modelio rekomendacijos

4.1 Namų technika (220V AC)

● Reikalavimas: Virimo sunaikinimas elektros tinklo virimams (pavyzdžiui, oro kondicionieriaus paleidimas/uzstabdymas).

● Pasirinkimas: 14D471K (Vn = 470V, IP = 6,5kA), SMD parinktis: S14K275.

4.2 Fotovoltaikos inverteriai (DC 1000V)

● Reikalavimas: Perdegimų apsauga fotovoltaikos skydo pusėje, išlaiko aukštąjį įtampą.

● Pasirinkimas: 34D102K (Vn = 1000V, IP = 40kA).

4.3 Automobilių elektronika (12V/24V sistemos)

● Reikalavimas: Virpamųjų bangų stumimo (load dump) supažinimas iki 60V.

● Pasirinkimas: SMD tipas V14H360 (Vn = 36V, IP = 200A).

5. Būsimosios Problemos ir Jų Sprendimai

5.1 Per didelis MOV sužadinimo srautas

● Priežastis: Senėjimas ar ilgalaikis per voltas, gresiantis granuliniams riboms.

● Sprendimas: Reguliariai keiskite MOV arba naudokite TVS diodus, kad pasidalintumėte slaptuoju stresu.

5.2 Aukšta likučio įtampos padaryta žala po grandinės

● Priežastis: netinkamas MOV pasirinkimas (pvz., per didelis Vn) arba netinkamas išdėstymas.

● Sprendimas: sumažinkite Vn arba pridėkite TVS antriniam užtaisymui.

5.3 Dažnas MOV gedimas

● Priežastis: nepakankamas elektros srovės viršijimo lygis arba per didelis srovės viršijimo dažnis.

● Sprendimas: Atnaujinti IP reitingą arba įgyvendinti daugiosterpį apsaugos mechanizmą, kad būtų galima dalintis energija.

6. Pramonės standartai ir sertifikatai

● Saugumo sertifikatai: UL1449 (Virpamųjų bangų apsauginiai prietaisai), IEC 61000-4-5 (Virpamųjų bangų nepriklausomybės testas).

● Automobilių elektronika: AEC-Q200 (Tikrumo sertifikatas), veikimo temperatūrų diapazone nuo –40°C iki 150°C.

● Telekomunikacijų įrenginiai: GR-1089-CORE (Plikimo ir ESD apsaugos reikalavimai).

● Santrauka: MOV dėl savo didelės ekonomiškumo ir didelės srovės talpos tapo pagrindiniu perplitimo apsaugos prietaisu, tačiau jį reikia kruopščiai pasirinkti pagal naudojimo scenarijų ir derinti su daugialypio apsaugos ir šilumos išsklaidymo projektu, kad būtų pasiekta patikima apsauga. Iš tikrųjų projektuojant rekomenduojama patikrinti tirpalo veiksmingumą atliekant padidėjimo bandymus (pvz., 8/20 μs, 10/700 μs).