MOV وارسٹر بنیادیات: ایک مکمل مرشید نامہ

‌ MOV (Metal Oxide Varistor) سب سے زیادہ استعمال ہونے والے اوور وولٹیج پروٹیکشن ڈویس میں سے ایک ہے۔ اس کی بنیادی مواد پولی کرستلائن سیمانکنڈکٹر ہے جو زینک آکسائیڈ (ZnO) اور اضافی مواد سے سکینڈ کیا جاتا ہے۔ ذیل میں اس کے اصول، پارامیٹرز، انتخاب اور استعمال کی طرف سے نظامی تجزیہ کیا گیا ہے:

1. MOV کے اہم خصوصیات

1.1 غیر خطی ولٹ-اِمپر میزاج

● کم ولٹیج علاقہ: جب ولٹیج حد سے نیچے ہوتی ہے، تو MOV ایک بالکل زیادہ مقاومت کی حالت میں رہتا ہے (لیکیج کرینت مائیکرو ایمپر کے درمیان ہوتی ہے).

● شدید تخریب علاقہ: جبکہ ولٹیج حد سے زیادہ ہو جائے (نامی ولٹیج Vn)، تو مقاومت تیزی سے کم ہو جاتی ہے، بڑی تیاریاں ڈسچارج ہونے دیتی ہے، ولٹیج کlampنگ کو حاصل کرنے کے لئے.

● کlampنگ ولٹیج (Vc): عام طور پر نامی ولٹیج کا 1.5 سے 2 گنا، یہ یقینی بناتا ہے کہ وہ حفاظت کردہ اجزا کی ولٹیج ریٹنگ سے نیچے رہے.

1.2 مواد اور ساخت و ساز

● زنک آکسائید بنیاد: ZnO دانے اور دانوں کے سرحدیات ایک "PN جونکشن مثیر" حائل فراہم کرتے ہیں، جو تیزی سے جواب دیتے ہیں (نانوسیکنڈ سطح پر).

● چند لایری ساخت و ساز: سینٹرنگ کے ذریعہ بنی چکیل چینی کا جسم، حجم کے ساتھ جریان برقرار رکھنے کی صلاحیت سے متعلق ہوتا ہے۔ مثلاً، 14D سلسلہ جس کی قطر 14 ملی میٹر ہے، صرف 10kA تک کے سرژ جریان کو تحمل کر سکتا ہے۔

2. MOV کے انتخاب اور کلیدی پارامیٹرز

2.1 نامی ولٹیج (Vn)

تعریف: 1 ملی ایمپر ڈی سی جریان پر وولٹیج (مثلاً، 470V).

2.2 انتخاب کا فارمولا:

● ایسی سسٹم: Vn ≥ 1.2–1.5 × RMS صاف وولٹیج (مثلاً، 220V ایسی کے لئے 470V منتخب کیا جائے گا).

● ڈی سی سسٹم: Vn ≥ 1.5 × ماکسimum مستقیم عملہ وولٹیج.

● غلط فہمی: نامی وولٹیج واقعی "ٹرگر وولٹیج" نہیں ہے؛ واقعی ٹرن آن وولٹیج زیادہ ہو سکتا ہے (V-I منحنی تک رجوع کریں).

2.3 پیک کرینٹ (IP)

تعریف: ایک 8/20μs معیاری سرگے موج شکل کے لئے پیک کرینٹ (مثلاً، 10kA).

ایپلیکیشن سطح:

2.4 توانائی کا مینڈلنگ (جول میں)

● فارمولا: E = Vc × IP × t (جہاں t پالس واٹھ کی طرف ہے، عام طور پر 8/20μs پر 20μs ہوتا ہے).

● مثال: Vc = 800V اور IP = 10kA کے ساتھ، توانائی 160J ہوتی ہے۔ مطمئن ہوں کہ MOV کی معیاری توانائی واقعی Surge توانائی سے زیادہ ہو۔

2.5 شکست کے طریقے اور زندگی کا وقت

● عمر کم ہونے کی شکست: متعدد Surges کے بعد، Leakage Current بڑھ جاتی ہے، اور نتیجتاً، MOV شورٹ سرکٹ ہو سکतی ہے۔

● حفاظتی ڈیزائن: درجہ حرارت کے فیوز (TF) استعمال کریں یا Thermal Trip Mechanisms والے MOVs (مثلاً، TNR سیریز) شورٹ سرکٹ سے پیدا ہونے والے آگ کی روکTho

3. MOV اپلی کیشن ڈیزائن کی غور کردہ مسائل

3.1 سرکٹ ترتیب

● قریبی انسٹالیشن: حفاظت کے لئے MOVs کو قریب رکھیں (مثلاً، پاور انلیٹ) تاکہ سرجن پیٹھ کو مختصر کیا جا سکے۔

● کم انڈکٹن وائرنگ: پیرسائٹک انڈکٹن میں اضافہ ہونے سے باقی ولٹیج میں اضافہ ہوسکتا ہے، لہذا لمبے ٹریس کا استعمال نہ کریں۔

‌● متوازی دسملوشن‌: جب یہ گیس ڈسچارج ٹیوب (GDT) کے ساتھ استعمال کیا جاتا ہے تو GDT کو جاری کرنے سے روکنے اور MOV کو جلانے سے بچانے کے لئے سلسلہ میں ہی ریزسٹر یا انڈکٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔

3.2 چند سطحی حفاظت ڈیزائن

● سطح 1 کی حفاظت (ریلیج): گیس ڈسچارج ٹیوبز (GDT) یا اسپارک گیپ، برق کے جریان کو ڈسچارج کرنے کے لئے۔

● سطح 2 کی حفاظت (کلیمپنگ): MOVs باقی برقي پتیلے کو 1kV سے نیچے کم کرتے ہیں۔

● سطح 3 کی حفاظت (دقت سے حفاظت): TVS ڈائیوڈز وولٹیج کو مین سنسیٹویٹ چیپس کے لئے امن سطح تک کلیمپ کرتے ہیں (مثلاً، 24V)۔

● عام ڈیزائن: GDT (سطح 1) → MOV (سطح 2) → TVS (سطح 3)۔

3.3 ٹیمپریچر مینیجمنٹ اور ڈیریٹنگ

● عالی درجہ حرارت کم کرنا: MOVs کی جرمنے رکنی کی صلاحیت ہر 25°C ماحولیہ حرارت کی اضافے کے ساتھ تقریباً 20% کم ہو جاتی ہے۔

● متوازی MOVs: علیحدہ پارامیٹرز والے متعدد MOVs کو (مثلاً، Vn انحراف ≤5%) بلند توانی کے لیے استعمال کریں۔

4. عام اطلاقی حالات اور ماڈل تجویزیں

4.1 گھریلو آلے (220V AC)

● ضرورت: جرمنے کے لیے دباؤ کو زیادہ سے زیادہ کم کرنا (مثلاً، ایر کونڈشینر شروع یا بند کرنے پر)۔

● انتخاب: 14D471K (Vn = 470V، IP = 6.5kA)، SMD ویشن: S14K275۔

4.2 فوٹوولٹائیک انورٹر (DC 1000V)

● ضرورت: فوٹوولٹائیک پینل طرف سے بلقہ حفاظت، عالی ولٹیج کو تحمل کرتا ہے۔

● انتخاب: 34D102K (Vn = 1000V، IP = 40kA)۔

4.3 موتار گاڑی الیکٹرانکس (12V/24V سسٹم)

● ضرورت: لوڈ ڈمپ کے لئے 60V تک سرجن میں دباؤ کم کرنا۔

● انتخاب: SMD قسم V14H360 (Vn = 36V, IP = 200A)۔

5. عام مسائل اور حلول

5.1 MOV میں بہت زیادہ ریکوئرمنٹ کرنٹ

● علت: عرصہ دراز آؤٹ پٹ وولٹیج یا اُس کی وجہ سے گرین باؤنڈریز کی کیفیت کم ہونا۔

● حل: معمولی طور پر MOVs کو جیسے یا TVS دیودز استعمال کریں تاکہ ولٹیج کے ذریعے تنشدید تقسیم ہو۔

5.2 زیادہ باقی رہنے والی ولٹیج نقصان پوسٹ سرکٹ کو۔

● علت: غلط MOV انتخاب (مثلاً، بہت زیادہ Vn) یا غلط لی آؤٹ۔

● حل: Vn کو کم کریں یا دوسری کلیمپنگ کے لئے TVS شامل کریں۔

5.3 MOV متعدد فیلوں میں ناکامی

● سبب: کافی نہ ہونے والی پیک کریئنٹ ہینڈلنگ یا سرج فریکوئنسی کو تجاوüz کرنا۔

● حل: IP ریٹنگ کو اپ گریڈ کریں یا ملٹی-سٹیج پروٹیکشن کو انرژی شیر کرنے کے لئے لاگو کریں۔

6. صنعتی معیار اور گواہیاں

● سیفٹی گواہیاں: UL1449 (سرج پروٹیکٹیو ڈیوائسز)، IEC 61000-4-5 (سرج ایمیونٹی ٹیسٹ)۔

● خودرانہ ویلیکٹرانکس: AEC-Q200 (غیر قابل اعتمادی گواہی)، -40°C سے 150°C درجہ حرارت کے دائرے میں کارکردگی۔

● تلی کامیونیکیشن ڈیوائس: GR-1089-CORE (برقی اور ESD حفاظت کے مطلوبہ معیار).

● خلاصہ: MOV نے اس کی عالی قیمتی اثراندیشی اور بڑی جرمند توانائی کی وجہ سے زیادہ ولٹیج حفاظت کے لئے ایک اہم ڈویس بنایا ہے، لیکن اسے اپلی کیشن سناریو کے مطابق مضبوط طور پر منتخب کرنے کی ضرورت ہے اور متعدد سطحی حفاظت اور گرما دفعہ ڈیزائن کے ساتھ جوڑنا چاہئے تاکہ موثق حفاظت حاصل کی جاسکے۔ واقعی ڈیزائن میں، یہ تجویز کی جاتی ہے کہ حل کی موثریت کو برقی جھٹکا ٹیسٹنگ (جیسے 8/20μs، 10/700μs) کے ذریعے تصدیق کیا جائے۔