หลักการออกแบบวงจรวาไรส터

Metal Oxide Varistor (MOV) เป็นตัวต้านทานแบบนอนลิเนียร์ที่ความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน มักถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการลดแรงดันกระชาก การป้องกันวงจร และการออกแบบด้านความปลอดภัยของอุปกรณ์ไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของวาริสตอร์ในวงจร ควรปฏิบัติตามหลักสำคัญต่อไปนี้เมื่อออกแบบวงจรที่ใช้วาริสตอร์

1. เลือกวาริสตอร์ที่เหมาะสม

เลือกวาริสตอร์ที่เหมาะสมตามสถานการณ์การใช้งาน (เช่น การป้องกันแรงดันกระชาก การป้องกันทางเข้ากระแสไฟฟ้า วงจรสัญญาณเซ็นเซอร์) พารามิเตอร์สำคัญได้แก่:

แรงดันคลัมป์ (Vclamp)

ความสามารถในการทนกระแสกระชาก (Imax)

เวลาตอบสนอง (<1 ns)

ความต้านทานสถิตและลักษณะกระแสไฟรั่ว

2. กำหนดช่วงแรงดันใช้งาน

แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานปกติในวงจรควรต่ำกว่าแรงดันทะลุของวาริสเตอร์ แต่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถใช้งานต่อเนื่องได้ (VM AC /VMDC ) เพื่อป้องกันการทริกเกอร์ผิดพลาดหรือเกิดความเสียหาย

3. ประเมินผลกระทบต่อวงจร

ในวงจรสัญญาณความถี่สูงหรือวงจรแม่นยำ วาริสเตอร์อาจทำให้เกิดค่าความจุไฟฟ้า ความเหนี่ยวนำ หรือกระแสรั่ว โปรดระวัง:

ประสิทธิภาพตอบสนองความถี่สูงลดลง

การเลื่อนตำแหน่งทางความร้อน

การส่งสัญญาณไม่สมบูรณ์

4. เพิ่มมาตรการป้องกันแรงดันเกิน

ผสมผสานวาริสเตอร์เข้ากับฟิวส์ เทอร์มิสเตอร์แบบ PTC หรือไดโอด TVS เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกัน และป้องกันความเสียหายหรือการเสื่อมสภาพภายใต้สภาวะโอเวอร์โหลด

5. ออกแบบแหล่งจ่ายไฟให้มีความเสถียร

ใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าและตัวกรอง EMI เพื่อให้แหล่งจ่ายไฟมีความเสถียรและมีสัญญาณรบกวนต่ำ ป้องกันไม่ให้แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของวาริสเตอร์

6. เพิ่มประสิทธิภาพของการวางผังและสายไฟ PCB

ติดตั้ง MOV ให้ใกล้กับชิ้นส่วนที่ต้องการป้องกัน และอยู่ห่างจากแหล่งความร้อนหรือแหล่งกำเนิด EMI โดยใช้เส้นทางที่สั้นและมีอิมพีแดนซ์ต่ำ พร้อมทั้งตรวจสอบให้มั่นใจว่าระบบกราวด์ทำงานได้ดี เพื่อหลีกเลี่ยงผลข้างเคียงแบบพาราซิติก (Parasitic effects)

7. ดำเนินการทดสอบตรวจสอบและการแก้ไขปัญหา

เมื่อการออกแบบเสร็จสมบูรณ์ ให้ทำการทดสอบทางไฟฟ้าและการทดสอบแรงดันกระชากเพื่อตรวจสอบพฤติกรรมของ MOV และความน่าเชื่อถือของวงจร จากนั้นนำผลลัพธ์จากการทดสอบมาใช้ปรับปรุงแบบออกแบบ

สรุป

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบสำคัญในการป้องกันระบบอิเล็กทรอนิกส์ การเลือกใช้งานและออกแบบ MOV อย่างเหมาะสมสามารถเพิ่มความปลอดภัยและความเสถียรของระบบโดยรวมได้อย่างมาก ในงานประยุกต์จริง ควรใช้งาน MOV ร่วมกับไดโอด TVS, ฟิวส์ และตัวกรอง เพื่อสร้างโซลูชันการป้องกันที่ครอบคลุม