Varistor: Devre Korumasında Anahtar Bileşen

Metal Oksit Varistörlerine (MOVs) Giriş

A Metal Oksit Varistor (MOV) metali oksit malzemelerine dayalı bir doğrusal olmayan yarı iletken cihazdır, genellikle okside çinko (ZnO) kullanılır. Anormal derecede yüksek voltajlara hızlı bir şekilde tepki verir ve direncinde ani bir değişime uğrarsa, gerilimi kısır ve surge enerjisini emer. Uygulanan gerilim kırılma eşik değerinin altındaysa, MOV megaomlar aralığında yüksek bir direnç sergiler ve ihmal edilebilir bir sızıntı akımı gösterir. Gerilim kırılma eşik değerini aştığında, direnç ohm seviyesine düşer ve MOV'nin büyük anlık akımlarını taşmasını ve aşağı akım devrelerini aşırı gerilimden korumasını sağlar. Yaygın olarak kullanılan MOV parça numaraları şunlardır: LCRR07D391K , LCRR10D561K , ve LCRR14D471K .

İşlem Prensibi ve V-I Özellikleri

MOV'nin gerilim-akım (V-I) eğrisi genellikle üç bölgeye bölünür:

1. Sızıntı Akımı Bölgesi

Ayrıca ön-bozulma bölgesi olarak da bilinir. Bu bölgede, MOV üzerindeki gerilme bastırma gerilmesinin altındadır. İletim termal olarak uyarılan elektronlar tarafından yönetilir ve MOV 10 MΩ'dan (Rb ≫ Rg) daha yüksek bir direncle bir yalıtkan gibi davranır. Akım mikroamper aralığında olup, MOV açık devre gibi görünür—bu da normal çalışma durumudur.

2. Bozulma (Çalışma) Bölgesi

Ayrıca bastırma bölgesi olarak da adlandırılır. Bastırma seviyesinden daha yüksek bir gerilme uygulandığında, iletim bir tünel mekanizması yoluyla gerçekleşir (Rb ≈ Rg). MOV güçlü bir doğrusal olmayan iletkenlik sergiler ve güç yasası şu şekilde takip edilir: I = C × V^α
Nerede:

I, MOV üzerinden akan akımdır

V, MOV üzerindeki gerilimdir

C, süreç parametrelerine bağlı olan bir sabittir

α, doğrusal olmayanlık katsayısıdır (tipik olarak 30 ile 50 arasında), MOV kalitesinin önemli bir göstergesidir

Bu bölgede, gerilimde küçük değişiklikler akımın büyük dalgalanmasına neden olur, böylece MOV, ilişkili enerjiyi emmek veya yönlendirmek için gerilim artışı etkili bir şekilde bastırabilir.

3. Yükselme Bölgesi

Mikro dalga akımı ~100 A/cm²'yi geçtiğinde, V-I özellikleri ZnO kristallerinin direnci tarafından belirlenir. MOV lineer bir şekilde davranır:
I = V / Rg
Bu bölgede, MOV aşırı gerilim koruma yeteneğini kaybetmeye başlayabilir ve bozunmaya maruz kalabilir.

Yanıt Süresi ve Ana Parametreler

Bir MOV'nin tipik yanıt süresi 20–25 ns , ambalajına ve malzeme teknolojisine bağlı olarak. Birinden daha yavaş olsa da, TV diyoda (<1 ns), güç ve motor sistemleri için yeterince etkilidir. Uygun şekilde seçildiğinde, MOV'ler devreleri hasarlı bileşenlerden koruyarak harika bir anlık fazover gerilim bastırma sağlar.

MOV'lerin Ana İşlevleri

Aşırı Voltaj Koruması :

Fırtınadan, ağ dalgalanmalarından veya anahtarlamadan kaynaklanan gerilim pikesini kontrol eder, IC'ler ve sensörler gibi hassas bileşenlere zarar vermesini önler.

Surge Söndürme :

Standart 8/20 μs dalga biçimi surjeleri bastırmak için güç girdilerinde veya iletişim hatlarında kullanılır. Surje akımı kapasitesi, MOV çapına (örn., 7D, 10D, 14D, 20D) ve işleme bağlı olarak 1 ila 10 kA arasında değişir.

Enerji Dissipasyonu :

Surje enerjisini emer ve içtaki gran sınır iletkenliğini yoluyla ısıya dönüştürür.

İki Yönlü Koruma :

MOVs'lar kutuplu değildir ve hem pozitif hem de negatif dalgalara simetrik olarak yanıt verebilir, AC/DC koruması için idealdir.

Uygulama Szenaryoları

1. Güç Sistemleri

AC Girişi : Fıldır fıldır koruma için L/N ve PE hatları arasında monte edilir

DC çıkışı : Yük değişiklikleri veya kısa devreler nedeniyle oluşan geçiş olaylarından anahtarlama düzenleyicilerini korur

2. Elektronik Cihazlar

İletişim Ekipmanları : RS-485, Ethernet vb. ortak-mod ve fark-mod gürültüsünü emer

Tüketici Elektroniği : Litium pilleri ve ana kontrolleri korumak için şarjörler ve adaptörlerde entegre edilir

3. Endüstriyel kontrol sistemleri

Motor Sürücüleri : VFD girdilerinde gerilim pike'lerini bastırır, ekipman ömrünü uzatır

Sensör Koruması : Karşı koruma Esd ve endüstriyel ortamlardaki EMP섭섭섭 etkileşimi

4. Yeni Enerji Sistemleri

Fotovoltaik sistemler : Ters çevirici DC yanlarındaki fulus dalgalarını emer, UL 1449 ile uyumludur

Elektrikli Araçlar : Şarj istasyonlarını ve pil yönetimi sistemlerini koruyarak EMC'yi artırır

Sonuç

Mükemmel maliyet-Performans oranları, yüksek fulus kapasiteleri ve geniş uyumluluklarıyla MOVs elektronik, güç sistemleri, otomotiv ve yenilenebilir enerji sektörlerindeki fulus korumasında temel bir rol oynar. Uygun MOV'ı seçerek ve diğer cihazlarla birleştirmek suretiyle TVS diodları ve gaz boşaltma tüpleri (GDTler) , genel sistemın şimşek ve fazlası gerilim tehditlerine karşı bağışıklığı önemli ölçüde artırılabilir.