Chọn Varistor để Kiểm soát Điện áp Xung_nhấp_nháy

Tôi cảm thấy biết ơn vì chưa bao giờ ngồi trên máy bay hay trong xe hơi bị sét đánh. Nếu điều này xảy ra, mạch bảo vệ quá điện áp sẽ được kích hoạt và giúp ngăn chặn dòng điện có hại làm hỏng các thiết bị điện tử nhạy cảm. Nếu bạn đang triển khai một sản phẩm mới trong môi trường điện áp cao, trong hệ thống hàng không vũ trụ, hoặc trong các lĩnh vực nặng nhọc khác, bạn sẽ cần thiết kế bảo vệ quá điện áp vào sản phẩm mới của mình.

Có một loạt các lựa chọn cho bảo vệ quá điện áp trong các thiết bị mới. Các linh kiện có sẵn cho bảo vệ quá điện áp bao gồm từ diode đến cầu chì và rơ le. Một linh kiện không nhận được sự chú ý xứng đáng là varistor. Những linh kiện này có kích thước nhỏ gọn, chi phí thấp và khả năng bảo vệ quá điện áp tương đương so với các linh kiện khác. Dưới đây là những điều bạn cần biết về các linh kiện bảo vệ quá điện áp khác nhau và cách chúng so sánh với varistor.

Varistor so với Các Linh Kiện Bảo Vệ Quá Điện Áp Khác

Varistor có hành vi phi tuyến tương tự như thấy ở một diode TVS, mặc dù nó không thể hiện hiện tượng chỉnh lưu. Phản ứng của linh kiện này, tức là điện trở DC/trở kháng AC, là phi tuyến và giảm một cách đơn điệu khi cường độ xung đầu vào tăng lên. Những linh kiện này là hai chiều, tức là, chúng có thể được điều khiển theo chiều thuận hoặc nghịch. Loại thiết bị này thể hiện các đặc tính tương tự như cấu hình diode Zener đấu lưng vào nhau.

Varistor thường được làm từ oxit kẽm, mặc dù chúng cũng được làm từ cacbua silicon. Vật liệu được sử dụng để chế tạo varistor sẽ xác định độ dốc ngưỡng phụ, điện áp kẹp và độ bền của thiết bị. Oxit kẽm có điện trở cao hơn nhiều so với cacbua silicon, do đó nó có dòng rò thấp hơn ở điện áp thấp. Những thiết bị này thường có sẵn dưới dạng linh kiện qua lỗ, mặc dù linh kiện SMD cũng có sẵn.

Một loại varistor oxit kẽm khác là varistor đa lớp (MLV). Những varistor này được thiết kế để hoạt động với tín hiệu AC thường thấy trong PCB cho các hệ thống điện tử công suất (điện áp vừa phải, tần số tương đối thấp). Khi được đặt như các yếu tố shunt trong mạch được bảo vệ, chúng lý tưởng cho việc ngăn chặn các xung đột từ việc chuyển mạch tải từ dòng, ESD, và dư âm sét đánh có thể làm hỏng IC.

Thông Số Quan Trọng của Varistor

Phạm vi rộng lớn của varistor trên thị trường khiến việc xác định lựa chọn tốt nhất cho hệ thống tiếp theo của bạn trở nên khó khăn. Ngưỡng điện áp xung và giá trị điện áp/dòng điện đỉnh là quan trọng để xem xét, nhưng có nhiều hơn là chọn một varistor dựa trên những giá trị này. Dưới đây là một số thông số quan trọng cần xem xét trong bảng dữ liệu varistor:

• Điện áp kẹp: Đây là điện áp sẽ được giảm qua varistor khi được xung với một hình dạng xung dịch chuyển cụ thể và dòng điện đỉnh.

• Năng lượng tối đa: Đây là năng lượng tối đa mà MOV có thể tiêu hao cho một hình dạng xung dịch chuyển cụ thể. Việc tiêu hao năng lượng này sẽ làm suy giảm varistor và nó có thể không hoạt động đúng cách trong các sự kiện ngăn chặn điện áp dịch chuyển tiếp theo.

• Điện áp DC tối đa so với điện áp AC: Giá trị bảo vệ quá điện áp AC khác với giá trị DC. Quá điện áp AC thường được chỉ định là giá trị RMS, và những giá trị này ít hơn giá trị DC được đánh giá. Những giá trị này có thể được chọn cao hơn một chút so với điện áp dòng mong muốn vì varistor cần ngăn chặn các xung lớn.

• Đỉnh dòng điện so với đỉnh điện áp: Hai giá trị điện áp này phụ thuộc vào điện áp kẹp. Nói chung, điện áp kẹp tăng lên khi giá trị bảo vệ điện áp đỉnh và dòng điện tăng lên.

• Thời gian đáp ứng: Một varistor lý tưởng có thời gian đáp ứng bằng không, nhưng varistor thực tế có thời gian đáp ứng trong khoảng micro giây hoặc nano giây. Thời gian đáp ứng liên quan đến dung kháng và điện trở tải, mà lần lượt liên quan đến hình dạng gói và thành phần vật liệu. Varistor oxit kẽm cung cấp thời gian đáp ứng ngắn hơn khi kẹp xung.

• Ổn định nhiệt độ: Trên một nhiệt độ nhất định, các xếp hạng giảm công suất đỉnh của varistor sẽ giảm khá nhanh. Xếp hạng này rất quan trọng nếu varistor của bạn sẽ được triển khai trong môi trường ấm.

• Dòng điện tối đa so với thời gian xung dịch chuyển: Dòng điện tối đa được đánh giá mà varistor có thể chịu đựng sẽ giảm dần khi thời gian xung dịch chuyển tăng lên.

Các varistor được hiển thị dưới đây bao gồm linh kiện SMD và linh kiện qua lỗ trên một phạm vi điện áp, dòng điện, và xếp hạng công suất. Các thiết bị qua lỗ lý tưởng cho hệ thống công nghiệp hoặc máy bay nhẹ, trong khi linh kiện SMD có thể tốt hơn cho các thiết bị nhúng cần được triển khai trong môi trường điện áp cao.

Littelfuse, V10E275P

Thành phần V10E275P từ Littelfuse là một phần của dòng UltraMOV varistors. Thành phần này cung cấp khả năng kẹp lên đến 350 V với dòng điện đỉnh lên đến 3.5 kA với xung 8/20. Thành phần qua lỗ này có độ nhạy nhiệt độ thấp lên đến ~85 °C. Các thành phần khác trong dòng varistor này có các thông số kỹ thuật có thể tái tạo cho một loạt kích cỡ mô hình, cho phép các nhà thiết kế chuyển đổi sang varistor nhỏ hơn mà không làm giảm bảo vệ điện áp. Các gói lớn hơn có giá trị giảm dòng điện đỉnh cao hơn tại các thời gian xung dịch chuyển khác nhau, như được hiển thị trên trang 42 và 43 của bảng dữ liệu.

EPCOS, B72220S151K101

Varistor B72220S151K101 từ EPCOS cung cấp bảo vệ điện áp dòng trong một hệ thống AC với thời gian đáp ứng nhanh được đánh giá là ~25 ns. Điện áp kẹp được đánh giá ở 395 V với giá trị dòng điện xung tối đa là 8 kA. Dòng điện đánh giá tối đa có sự giảm chậm khi thời gian dịch chuyển tăng lên, như được hiển thị trong biểu đồ dưới đây.

Eaton, MLVB06V18C003

Varistor MLVB06V18C003 từ Eaton là một varistor điện áp thấp, nhưng nó có dung lượng rất thấp là 3 pF, cho thời gian phản hồi ngắn chỉ 1 ns. Varistor này chỉ được đánh giá lên đến 18 V, vì vậy nó không lý tưởng để triển khai trong môi trường điện áp cao. Đây là một linh kiện gắn mặt, làm cho nó lý tưởng cho việc ngăn chặn điện áp xung trong các hệ thống mật độ cao. Varistor này có trong các gói SMD 0603 hoặc 0402.

Mọi PCB hoạt động ở điện áp cao đều yêu cầu mạch ngăn chặn xung để bảo vệ mạch nhạy cảm. Bạn có thể tìm thấy các varistor được hiển thị ở đây và nhiều linh kiện khác cho việc ngăn chặn điện áp xung trong hướng dẫn Chọn Phần của chúng tôi.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.