Перейти к содержанию

Варистор (metal oxide varistor, MOV)

В сетевых блоках питания между фазой и нейтралью часто стоит синий диск с надписью вроде S14K275. Это варистор: при рабочем напряжении он почти не проводит, а при выбросе резко открывается и берёт импульсный ток на себя. Разбираем его параметры на примере серии TDK SIOV.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Варистор (metal oxide varistor, MOV) — резистор из спечённого оксида цинка с сильно нелинейной вольт-амперной характеристикой. При рабочем напряжении он почти не проводит, а когда напряжение превышает порог, его сопротивление падает на порядки, и он отводит импульсный ток мимо защищаемой цепи. Варистор симметричен и работает при любой полярности, поэтому подходит для сети переменного тока.

Основные параметры

Возьмём дисковый варистор TDK SIOV S14K275:

ПараметрЗначениеЧто означает
VRMS / VDC275 / 350 ВНаибольшее длительное напряжение
VV (1 мА)430 В ±10 %Напряжение, при котором течёт 1 мА
vc,max710 В при 50 АНаибольшее напряжение ограничения при импульсе
imax (8/20 мкс)4500 АОднократный импульсный ток
Wmax (2 мс)71 ДжПоглощаемая энергия
C440 пФСобственная ёмкость

Отсюда видно главное свойство варистора: напряжение ограничения при большом токе заметно выше напряжения срабатывания. За диском стоит цепь, которая должна выдержать сотни вольт, а не 275 В. Поэтому варистор ставят первой ступенью, а точное ограничение у микросхемы делает TVS-диод.

Как выбирают

  1. Длительное напряжение — с запасом над наибольшим напряжением в цепи, для сети 230 В обычно 275 В действующих.
  2. Импульсный ток и энергия — по ожидаемому выбросу; у S20K275 они почти вдвое больше, чем у S14K275 (8000 А и 151 Дж).
  3. Ёмкость — сотни пикофарад, поэтому на быстрых линиях данных варистор не ставят.

Важно для безопасности

Сильные импульсы сдвигают напряжение срабатывания: в испытаниях TDK после 10 импульсов допустимой амплитуды VV может измениться до 10 %, а допустимый ток для 15 импульсов меньше, чем для одного (3000 А против 4500 А у S14K275). При длительном перенапряжении варистор проводит постоянно и перегревается. TDK предупреждает, что перегрузка может разорвать корпус с выбросом горячего материала, поэтому варистор отделяют от соседних деталей, а для включения между фазой и защитной землёй действуют отдельные требования стандартов.

Наш вывод из этих данных и общей практики: изношенный импульсами варистор проводит всё больший ток утечки уже при нормальном сетевом напряжении, греется, а нагрев ещё увеличивает утечку — возможен тепловой разгон. Отказывает такой варистор, как правило, в короткое замыкание, поэтому он не может быть единственной защитой сетевой цепи:

  • последовательно с варистором ставят предохранитель, который разорвёт цепь при его пробое;
  • нужен тепловой разрыв: термопредохранитель рядом с диском или варистор со встроенной тепловой защитой — в системе обозначений TDK есть исполнения ThermoFuse (буква T) и Fail-safe (буква F). Подробнее о ступенях защиты — в разделе защиты питания.

Частые вопросы

Что означает маркировка S14K275?

В серии TDK SIOV число 14 — номинальный диаметр диска в миллиметрах, 275 — наибольшее длительное действующее напряжение, а у всех типов с буквой K напряжение VV задано с допуском ±10 %. По даташиту у S14K275 напряжение при токе 1 мА — 430 В ±10 %, ограничение — до 710 В при импульсе 50 А, однократный импульс 8/20 мкс — до 4500 А.

Почему варистор в сети на 230 В рассчитан на 275 В, а не на 230?

Напряжение в сети отклоняется от номинала, а варистор не должен проводить заметный ток при его верхнем пределе. Поэтому берут тип, у которого наибольшее длительное напряжение выше наибольшего напряжения сети, — например, 275 В действующих для сети 230 В.

Чем варистор отличается от TVS-диода?

Варистор в том же объёме выдерживает гораздо большие ток и энергию, но ограничивает грубее: напряжение при импульсе у него намного выше напряжения срабатывания, у S14K275 — 710 В при 430 В на 1 мА. Кроме того, у него сотни пикофарад собственной ёмкости. Поэтому варистор ставят на вход сети, а TVS-диод — у чувствительной микросхемы.

Источники

  1. TDK (EPCOS). SIOV metal oxide varistors, Leaded varistors, StandarD series B722*, March 2018 — с. 1: рабочие напряжения 11…1100 В действ., импульсный ток до 8 кА, без снижения нагрузки до 105 °C; с. 8, максимальные параметры при 105 °C: S14K275 — 275 В действ., 350 В пост., imax 4500 А (8/20 мкс, однократно), 3000 А (15 раз), Wmax 71 Дж (2 мс), Pmax 0,60 Вт; S20K275 — 8000 А, 151 Дж, 1,00 Вт; с. 9, характеристики при 25 °C: VV при 1 мА — 430 В ±10 %, vc,max — 710 В при ic 50 А (S14K275) и 100 А (S20K275), Ctyp 440 и 850 пФ; с. 36, обозначение типов: S — выводной варистор, T — ThermoFuse, F — Fail-safe varistor; с. 13: номинальный диаметр дисков 5, 7, 10, 14, 20 мм; определения: VV — напряжение при постоянном токе 1 мА; с. 18–19, надёжность: 10 импульсов 8/20 мкс или 2 мс по кривой снижения для 10 импульсов — |ΔV/V (1 мА)| ≤ 10 %; Cautions and warnings: перегрузка может разорвать корпус с выбросом горячего материала, варистор отделяют от соседних компонентов; для схем фаза — земля действуют ограничения стандартов
  2. Texas Instruments. THVD1450 3.3-V to 5-V RS-485 Transceiver, SLLSF04 — разд. 12.1, п. 8: одного TVS-диода достаточно для импульсов до 1 кВ, при больших выбросах ставят металлооксидные варисторы, снижающие выброс до нескольких сотен вольт, и ограничители тока TBU

Нашли ошибку?

Смотрите также