Simboli dei varistori: comprensione e guida per i progettisti di PCB

Introduzione

I simboli e le specifiche del varistore possono consentirti di fornire la massima protezione al circuito progetti su cui stai lavorando. Un varistore è ciò che protegge i circuiti dai picchi di tensione. Da questo articolo, imparerai i tipi, le applicazioni e i test dei varistori e dei simboli dei varistori. Queste informazioni ti aiuteranno ad aumentare l'affidabilità attraverso i progetti PCB.

Cos'è un varistore?

Un varistore è un componente elettronico utilizzato come protezione dei circuiti da voltaggio picchi. Inoltre, devia l'energia extra quando il valore della tensione supera un valore o limite specificato. Di solito si usano i varistori per proteggere gli elementi sensibili del Disegni PCB.

Cosa sono i simboli dei varistori?

I simboli del varistore mostrano dove si trova il varistore all'interno del circuito. Ha la forma di un resistore con una barra. Conoscere i simboli dei varistori ti consentirà di installare correttamente i varistori per proteggere i tuoi circuiti.

Specifiche

Tensione nominale

Il limite che un varistor può gestire in sicurezza in termini di tensione è fissato sulla classificazione. Una volta superato, il varistor protegge effettivamente il circuito funzionando. Ciò significa scegliere un varistor che abbia una classificazione di tensione superiore alla tensione a cui funziona il tuo sistema di alimentazione. Quindi, risponderà solo alle sovratensioni. La corretta classificazione di tensione diventa un problema di preoccupazione per l'affidabilità a lungo termine.

Capacità di movimentazione attuale

La capacità di trasporto di corrente si riferisce alla quantità di corrente che il tuo varistor può assorbire prima di danneggiarsi. Assicurarti di scegliere la capacità corretta protegge il tuo PCB dal surriscaldamento causato da picchi di tensione. I potenziali picchi del tuo circuito sono quel valore che potrebbe essere superato, causando il guasto o il danneggiamento del tuo circuito. È tua responsabilità che i picchi o gli aumenti di potenziale nel tuo sistema corrispondano alla capacità del varistor. Ciò protegge il tuo progetto da incidenti ad alta corrente.

Tensione di serraggio

È quella tensione per cui il varistor inizia a condurre per proteggere dalla tensione eccessiva. Ciò limita la tensione a un valore che non può danneggiare i vari componenti nel circuito. Pertanto, sarebbe efficiente se si potesse scegliere la giusta tensione di clamping. Dovresti abbinarla ai requisiti del tuo sistema. Se selezioni il valore ideale, non c'è possibilità di danni da sovratensione.

Capacità di assorbimento energetico

La capacità di assorbimento di energia è una misura di quanta energia un varistor assorbirà prima di guastarsi. Più sovratensioni ci sono, maggiore è l'assorbimento di energia e, quindi, migliore è la protezione. Devi selezionare un varistor la cui capacità sia sufficiente per le sovratensioni che entreranno nel tuo progetto. Ciò non dovrebbe danneggiare i circuiti in nessun evento ad alta energia. Una scelta appropriata assicura una protezione di lunga durata.

Tempo di risposta

Il tempo impiegato da un varistor per rispondere a un aumento di tensione è definito tempo di risposta. La chiave qui è il tempo di risposta: più è lento, maggiore è il rischio di proteggere i componenti sensibili. In progetti critici con un tempo di risposta elevato, si consiglia di scegliere una variabile con un tempo di risposta elevato. I ritardi possono danneggiare i componenti perché possono causare tempi di risposta lenti e irrealistici. Un varistor veloce è in grado di offrire una protezione completa contro le sovratensioni in qualsiasi momento dopo diversi secondi.

Massima energia di impulso

L'energia massima di impulso è descritta come il numero di impulsi di energia che il varistor di potenza può gestire contemporaneamente. Questo è ciò che ci si aspetta da un'applicazione ad alta energia che subisce grandi fluttuazioni. Un varistor ha una certa classificazione e devi scegliere quale di essi si adatta alla tua applicazione. Ciò, a sua volta, porterà alla protezione del tuo circuito. La selezione di un varistor con un'energia di impulso appropriata riduce notevolmente la comparsa di picchi.

Capacità

Questa capacità e la sua capacità di segnalare alta frequenza sono alcuni di quei parametri del varistore che possono essere variati. Per i casi in cui è necessario progettare PCB ad alta velocità o circuiti sensibili al segnale, c'è bisogno di bassa capacità. Un abbinamento appropriato di capacità garantisce efficienza nel tuo progetto e integrità del segnale anche con protezione.

Caratteristiche

I varistori sono speciali, dato che funzionano solo su tensioni. Un varistore a valanga è descritto da un breve tempo di risposta, elevata dissipazione di energia e gestione della tensione. Queste sono proprietà di riparo protettivo quando si proteggono i circuiti. Quando si cercano varistori per un PCB, è anche necessario considerare proprietà che sarebbero adeguate per te.

Durata e affidabilità, soprattutto in condizioni sfavorevoli

I varistori sono destinati all'uso per contrastare efficacemente i seguenti fattori ambientali insopportabili. Possono quindi essere molto durevoli perché sono in grado di funzionare bene sotto un carico di stress termico, di umidità ed elettrico che è molto grande. A seconda della qualità dei varistori anche in situazioni estreme, grazie alla loro costruzione robusta, sono quindi in grado di fornire prestazioni durevoli nel lungo periodo. Supportare applicazioni critiche con affidabilità consolidata nei varistori previene guasti in numerosi tipi di applicazioni importanti.

Costruzione del varistore

Un varistor si basa molto sulla costruzione per fornire prestazioni e protezione. Si tratta di una serie di strati destinati ad assorbire i picchi di alta tensione. Sapere come è costruito ti aiuterà a scegliere quello più adatto da usare nel tuo circuito.

Materiali (Ossido di metallo, Carburo di silicio)

· Varistori in ossido metallico (MOV)

1. Elementi costituiti da particelle di ossido di zinco drogate con altri metallo ossidi.
2. Elevato assorbimento di energia e risposta molto rapida alle sovratensioni.
3. Ceramica-costruito per resistere agli abusi e alle alte temperature.
4. Utilizzato come elettrodomestico di consumo.
5. Protezione contro le sovratensioni, ideale per molteplici applicazioni.

· Varistori al carburo di silicio (SiC)

1. Realizzato con grani di carburo di silicio.
2. Ottimo per gestire alte tensioni, destinato all'impiego in ambito industriale.
3. Ottime condizioni di sopravvivenza per affrontare scenari estremi.
4. Resistenza alla corrente migliorata per il trasporto di correnti elevate.
5. Generalmente utilizzato per sistemi di tensione in condizioni difficili.

Prestazioni in materia di costruzione.

La composizione del varistore influisce sulle sue prestazioni e sulla sua affidabilità. Gli ingredienti determinano la quantità di energia che un ingrediente può assorbire in presenza di picchi di tensione. Una buona composizione rende il varistore resistente in condizioni intense. Pertanto, è importante scegliere un varistore prodotto utilizzando materiali di buona qualità materiale, il che significa che otterrai una protezione migliorata. La costruzione influisce intrinsecamente sulla durata e l'efficacia del varistor.

Livelli e loro ruoli

Alcuni di questi varistori hanno più strati. Hanno il seguente utilizzo definito, vale a dire, proteggere un circuito elettronico da una sovratensione o da un picco di tensione. Durante qualsiasi picco di tensione, il nucleo centrale assorbe qualsiasi energia in eccesso. Gli strati degli elettrodi facilitano il flusso di corrente sia in avanti che in retromarcia. Non solo da danni nel corso della loro produzione, sono schermati da pericoli ambientali come umidità e calore da strati discreti. Ogni strato significa che il varistore funziona in modo efficiente per molti anni.

Tipi

Categorizzando i varistori, vedrai chiaramente che devi usare il tipo giusto di varistore per la protezione del tuo circuito nel tuo progetto PCB. Le categorie generali di questi varistori sono determinate da Varistori ad ossido di metallo (MOV) e Varistori al carburo di silicio (SiV). Ogni tipo ha le sue caratteristiche, classificazioni elettriche e utilizzo che consentono loro di resistere a diverse condizioni climatiche. Aumenta anche le prestazioni e l'affidabilità se si sceglie il tipo corretto in base ai requisiti del circuito.

1. Varistori in ossido metallico (MOV)

• Le caratteristiche elettriche possiedono capacità molto elevate di assorbimento di energia e protezione da sovratensione. Incorporano un'elevata dissipazione di energia, adatta per circuiti sensibili alla tensione.
• Tensione nominale: scegliere una tensione nominale superiore e superiore alla tensione di lavoro del sistema.
• Capacità: i MOV hanno una capacità maggiore. Ciò può influenzare i segnali ad alta frequenza nei cavi lunghi o nei fili di collegamento perché nei sistemi audio vengono impiegati trasformatori di base che utilizzano l'induttanza del filo e la resistenza del filo diventa un parametro molto significativo. Questo dovrebbe essere preso in considerazione ogni volta che si sviluppano circuiti ad alta velocità.
• Tempo di risposta: i MOV rispondono in nanosecondi per offrire protezione. In un lasso di tempo molto breve, proteggono i delicati gadget dai picchi di alta tensione.

2. Varistori al carburo di silicio (SiC)

• Caratteristiche elettriche: i varistori SiC hanno la capacità di gestire valori di tensione e corrente più elevati. Sono resistenti a vari ambienti industriali difficili.
• Tensione nominale: i varistori SiC hanno una tensione nominale più elevata. Sono più adatti in condizioni che richiedono elevata potenza ed eccellente protezione da sovratensione.
•  Capacità: quindi, i varistori SiC hanno una capacità estremamente bassa. Ciò significa che mantengono una caratteristica alta frequenza integrità del segnale. Ciò è necessario per alcuni requisiti funzionali vulnerabili e rapidi.
• Tempo di risposta: i varistori SiC si scaricano un po' più lentamente dei MOV, ma offrono una buona protezione dagli impulsi ad alta tensione.

Pack

Il confezionamento dei varistori è un passaggio critico quando vengono inclusi nei PCB. Il numero di montaggio superficiale e i pacchetti through-hole variano a seconda delle diverse esigenze di progettazione. La comprensione di tali pacchetti consente di effettuare scelte di varistori adatti alla propria applicazione e, quindi, un assemblaggio affidabile ed efficiente.

Pacchetti a montaggio superficiale (SMT)

Nei package through hole-mount, i varistori vengono inseriti attraverso i fori per essere saldati sulla superficie di un PCB. Questi package sono salvaspazio, offrendo così un design molto più denso. Sono più facili da automatizzare durante montaggio, risparmiando tempo nella loro produzione. Migliorano anche le prestazioni elettriche in quanto hanno una lunghezza del cavo più corta.

Pacchetti passanti

Nei package through-hole, i cavi del varistore vengono inseriti attraverso i fori praticati in un PCB. Questo tipo di package è un po' tradizionale ed è adatto a fornire una buona resistenza meccanica. Sono più adatti alle applicazioni ad alta potenza. Nel processo di prototipo e riparazione del PTH, il foro passante componenti sono relativamente facili da gestire. Sono spesso preferiti per progetti aggiuntivi per fornire maggiore durata. Occupano più spazio, ma in condizioni impegnative, forniscono una buona dose di affidabilità.

Applicazioni

I varistori sono ampiamente utilizzati in molte applicazioni per la loro eccellenza nella protezione dei circuiti dovuta ai picchi di tensione. Ciò ti consentirà di prendere decisioni quando progetti PCB e di sapere dove torna utile per quale tipo di applicazione. Tra gli usi comuni ci sono gli alimentatori, settore automobilistico elettronica, elettronica di consumo e telecomunicazione sistemi. Tutte queste applicazioni utilizzano varistori per proteggersi dalle incertezze nel migliorare l'affidabilità e le prestazioni.

Alimentatori

I varistori vengono utilizzati per scudo circuiti di alimentazione contro picchi di tensione e fluttuazioni. In altre parole, se ci sono tensioni elevate, i componenti vengono bloccati e non possono verificarsi danni. Pertanto, questo può fornire una misura della durata del Alimentazione elettrica sistemi. La selezione del varistore giusto per il circuito di alimentazione può aumentare l'affidabilità del circuito in generale.

Elettronica automobilistica

I varistori sono molto importanti nell'elettronica automobilistica poiché aiutano a mitigare il verificarsi di qualsiasi forma di sovratensione da varie fonti. Protegge le centraline e sensore elementi dalle sovratensioni derivanti da variazioni di carico o fulmini. L'azione di cui sopra è essenziale per la robustezza dei sistemi automobilistici. I varistori aiutano a migliorare l'affidabilità delle parti elettroniche e la sicurezza nelle automobili. La scelta giusta dei varistori migliora le prestazioni e i chilometri per gallone generali dei veicoli.

Elettronica di consumo

Varistori e simboli di varistori sono il pilastro della maggior parte delle applicazioni elettroniche di consumo, in quanto assicurano che i tuoi dispositivi siano al sicuro da picchi e sovratensioni indesiderati. Questo protegge elettrodomestici e televisori dai danni causati da una tensione eccessiva, che può causare circuiti sensibili. Bloccando la tensione eccessiva, i varistori mantengono un funzionamento stabile in caso di improvvise fluttuazioni di potenza, che in genere si verificano con prodotti sottoposti a frequenti cicli di alimentazione. L'incorporazione di varistori e simboli di varistori nei progetti migliora l'affidabilità di un prodotto e la soddisfazione dell'utente finale.

Sistemi di telecomunicazione

Varistori e simboli di varistori sono parte integrante dei sistemi di telecomunicazione che proteggono le apparecchiature precise al loro interno da tensioni transitive. Facilitano inoltre la conservazione dell'integrità del segnale e dell'affidabilità del sistema da sovratensioni elettriche; i danni alle apparecchiature sono un ulteriore vantaggio. Ciò non solo presenta continuità operativa nelle stazioni base e nei router, ma riduce anche i tempi di inattività. Varistori opportunamente selezionati nei progetti di telecomunicazione portano a ulteriori prestazioni complessive della rete. I varistori possono fornire una protezione assoluta contro picchi di tensione imprevedibili per i tuoi sistemi.

Test del varistore

Sono state istituite varie tecniche di collaudo, tra cui l'ispezione visiva, i test elettrici e i test delle modalità di guasto, allo scopo di accertare che i circuiti siano sicuri in qualsiasi condizione di guasto.

Ispezione visuale

Quando si testa il varistor, il primo controllo dovrebbe essere una valutazione delle sue caratteristiche interne. Dovrebbe essere attraverso la verifica se si verificano segni di abuso fisico, deterioramento della consistenza o segni di usura.

Test elettrici

Test elettrici conferma il funzionamento del varistor in relazione a determinati test condotti sul prodotto elettrico. Tra le specifiche tipiche che devono essere esaminate come parte delle procedure di caratterizzazione, vanno menzionate la tensione nominale e le capacità di carico di corrente.

FMT (test della modalità di errore)

Il test di fine vita verifica le prestazioni dei varistori nelle peggiori condizioni possibili. Con esso, vengono rivelati aspetti falliti che sono critici per la sicurezza del circuito. Questi punti aumentano la probabilità della progettazione generale in questione.

Vantaggi e svantaggi del varistore

Vantaggi del Varistor

• Ottimo protettore contro le sovratensioni in caso di picchi di tensione.
• I tempi di risposta rapidi proteggono i componenti sensibili.
• Disponibili in varie classificazioni e pacchetti di tensione.
• Metodo conveniente per la protezione da sovratensione nel circuito

Svantaggi del varistore

• Il degrado dovuto a ripetute sovratensioni finisce per ridurne l'efficacia.
• Una capacità più elevata ha un effetto deleterio sull'integrità delle alte frequenze.
• Minore assorbimento di energia rispetto ad altri dispositivi di protezione
• Prima di applicarlo è necessaria un'attenta selezione e scelta.

Pericoli

È necessario comprendere i pericoli associati ai varistori e ai simboli dei varistori. I possibili pericoli includono sovratensione, scosse, scintille, pericoli da correnti eccessive e incendi. Tuttavia, forse, se si prestasse sufficiente attenzione al problema durante i test e la scelta, si potrebbe ridurre il livello di pericoli.

Rischi di sovratensione

Le minacce di sovratensione si realizzano nel caso in cui i varistori non riescano a sopprimere l'alta tensione. Tale guasto può causare danni ai componenti collegati o guasti al circuito. Il tipo più elementare di test di routine consiste nel controllare che il varistore continui a funzionare nelle condizioni di sovratensione.

Rischio di incendio dovuto a corrente eccessiva

La sovracorrente può quindi danneggiare i varistori e aumentare il rischio di incendio nei dispositivi elettronici quando si surriscaldano. Se non controllato, il sistema può surriscaldarsi e causare il guasto dei componenti. Nel peggiore dei casi, il sistema può incendiarsi. Diventa possibile testare in modo efficace e selezionare correttamente in modo che tali rischi siano ridotti al minimo o eliminati.

Come evitare il fallimento attraverso test e selezione adeguati

Il test appropriato e la selezione estesa, in base alle esigenze di un'applicazione, aiutano a evitare guasti nei varistori. Seleziona un varistore con una classificazione adeguata e questo dovrebbe essere controllato di tanto in tanto. Questo approccio preventivo assicura affidabilità ed estende la sicurezza del circuito nei tuoi progetti.

Limiti

Varistori e simboli di varistori sono, per molti versi, molto efficaci per la protezione dalla tensione; tuttavia, presentano alcuni svantaggi. Comprendere le limitazioni aiuterà a prendere decisioni appropriate in merito ai progetti di PCB. Le limitazioni principali riguardano la sensibilità alla temperatura, il deterioramento nel tempo e la gestione limitata dell'energia in applicazioni di tensioni molto elevate.

Sensibilità alla temperatura

I varistori sono sensibili alla temperatura, quindi i cambiamenti potrebbero interferire con il funzionamento. Le alte temperature potrebbero far sì che i varistori si guastino prima del tempo o ridurne la potenza di serraggio. In qualsiasi progettazione di circuito, assicurarsi sempre che il varistore abbia una buona gestione termica per ottenere la massima efficienza.

Degrado delle prestazioni nel tempo

I varistori si danneggiano nel tempo, soprattutto quando la tensione viene ripetutamente aumentata lentamente a limiti più alti. Questa degradazione potrebbe ridurre l'efficienza con cui possono proteggere i circuiti.

Gestione limitata dell'energia per applicazioni ad altissima tensione

I varistori hanno una scarsa capacità di gestione dell'energia e, pertanto, trovano meno applicazione nell'alta tensione. Come notato, potrebbe verificarsi un evento in cui la protezione di questi dispositivi richiede l'implementazione di misure di salvaguardia secondarie. Infatti, la selezione dei dispositivi di protezione corretti dipenderà dalle giuste considerazioni delle esigenze della tua applicazione.

FAQs

Qual è la differenza tra varistor e limitatore di sovratensione?

Un varistor è un componente attivo che blocca i picchi di tensione, mentre un limitatore di sovratensione è un dispositivo completo di protezione dalle sovratensioni.

I varistori si degradano nel tempo?

Sappiamo anche che i varistori possono usurarsi o degradarsi quando la tensione e lo stress rispondono con numerosi picchi; pertanto, vengono sempre eseguiti dei test per verificarne la funzionalità.

I varistori sono polarizzati?

Poiché un varistor è un componente non polarizzato, può essere inserito in una direzione particolare all'interno del circuito specifico. Questo aspetto li rende più facili da implementare e si adattano bene a diverse applicazioni.

In effetti, i varistori possono proteggere da condizioni di sovratensione prolungata?

I varistori non vengono utilizzati per applicare una protezione da sovratensione di lunga durata perché le loro caratteristiche si basano molto sui transitori di tensione. Nei casi in cui la sovratensione è di lunga durata, utilizzare invece altri dispositivi di protezione.

Conclusione

I varistori possono proteggere i circuiti da tensioni elevate e dannose. Tale conoscenza dei simboli, dei tipi e delle limitazioni dei varistori aiuta nella selezione dei componenti appropriati per progetti efficaci. L'incorporazione dei varistori nel PCB aumenta la sicurezza e la stabilità dei circuiti.