Was ist ein MOV:Metalloxid-Varistor-Tutorial

Was ist ein MOV? Nicht jedes Projekt erfordert eine erhebliche Spannungsversorgung. Manchmal müssen Sie Ihre Schaltungen mit einer bestimmten Spannung versorgen – oder Ihren Kurs sogar vor Schäden schützen.

Wenn Sie also etwas brauchen, um Ihre Schaltkreise vor hohen Stromstärken zu schützen, die Spannung zu regulieren und Geräteausfälle zu verhindern, sind Sie hier genau richtig.

In dieser Hinsicht ist es fast unmöglich, genau die Spannung zu erhalten, die Sie für Ihre Schaltungen benötigen. Zum Glück gibt es eine Lösung.

Alles, was Sie brauchen, ist ein Metalloxid-Varistor.

Außerdem ist das Design eines Metalloxid-Varistors leicht zu verstehen, da er einer normalen Diode ähnelt.

In diesem Artikel geben wir Ihnen alles, was Sie brauchen, um das richtige MOV auszuwählen und eines für Ihre Leiterplatte zu bauen.

Sind Sie bereit? Fangen wir an.

Standard-MOV

Was ist ein MOV

Verschiedene Anwendungen in der Elektronikwelt erfordern Schutz vor hohen Strömen oder Spannungen. Zum Beispiel, wenn Ihre Schaltung eine 3,3-V-Versorgung benötigt, aber stattdessen eine 5,5-V-Sammlung erhält. Der überschüssige Strom könnte die elektrischen Komponenten beschädigen.

Hier spielt der MOV eine Rolle.

Obwohl wir MOV sagen, meinen wir nicht die MOV-Dateierweiterung für MOV-Videos und Dateiformate. Die Rede ist vom Metalloxid-Varistor.

Ein Metalloxid-Varistor ist ein üblicher Varistortyp, der zum Schutz von Schaltungen verwendet wird. Es enthält eine Mischung aus Zinkoxid und anderen Metalloxidkomponenten (Kobalt, Mangan usw.). Außerdem bleiben diese Komponenten zwischen zwei Elektroden – Metallplatten.

Außerdem sind MOVs entscheidende Komponenten, um eine Vielzahl schwerer Geräte vor kurzen Spannungsstößen zu schützen.

Leiterplatte mit einem MOV

Quelle:Explainthatstuff.com

Mit anderen Worten, ein MOV ist eine Ansammlung von Dioden, die parallel zueinander geschaltet sind. Diese Ansammlung von Dioden erzeugt Diodengrenzübergänge. Außerdem ermöglicht sein Parallelmodus-Design einen besseren Umgang mit Energie. Wenn Sie jedoch eine bessere Nennspannung bereitstellen möchten, schalten Sie die Dioden in Reihe.

MOV:Sammlung von Dioden

Quelle:Flickr

MOVs werden auch als eine Art variabler Widerstand betrachtet. Es variiert seinen Widerstand entsprechend der Höhe der Spannung, die Sie an Ihren Stromkreis anlegen.

Der MOV verringert seinen Widerstandswert, wenn hohe Ströme durch ihn fließen. Außerdem dient es auch als Kurzschluss. So finden Sie MOVs parallel mit einer Sicherung, um Ihren Kurs vor Spannungsspitzen zu schützen.

Varistor S14K385

Quelle:Wikimedia Commons

Wie funktioniert ein MOV?

Wie bereits erwähnt, ist ein MOV ein variabler Widerstandstyp, der seinen Widerstand entsprechend der angelegten Spannung variiert. Im Gegensatz zu Potentiometern nimmt der Widerstand des MOV ab, wenn die Spannung an ihm ansteigt und umgekehrt.

Also, wie funktioniert dieser Überspannungsschutz?

Bei normalem Betrieb wäre der Widerstand des MOV hoch, sodass er nur minimal Strom zieht.

Wenn jedoch im Netzwerk eine Überspannung auftritt, steigt der MOV über die Schwellenspannung der Klemmspannung und zieht mehr Strom.

Aus diesem Grund leitet der MOV die Überspannung ab und schützt die anderen elektronischen Komponenten vor Beschädigung.

Aber es gibt einen Haken.

Der MOV kann Ihren Stromkreis nur vor kurzen Überspannungen oder Spannungsspitzen schützen. Anhaltende Überspannungen würden sowohl den MOV als auch den Kurs beschädigen. Außerdem würde das Aussetzen des MOV wiederholten Hochspannungsspitzen seine Eigenschaften verschlechtern.

Wie? Weil die Klemmspannung des MOV sinkt, wenn eine Überspannung auftritt. Nach einer Weile kann es zerstört werden.

Glücklicherweise gibt es eine einfache Lösung für dieses Problem.

Die meisten MO-Varistoren sind mit einer Sicherung (Thermoschalter) in Reihe geschaltet. Die Sicherung wird aktiviert, wenn der MOV hohe Strompegel aus dem Stromkreis zieht. Sobald die transiente Spannung durch die Komponente fließt, bereitet sich der MOV auf die nächste vor.

MOV-Leistung

Dieser Varistor dient hauptsächlich als Überspannungsschutz für die Netzspannung. Es leitet keinen Strom, wenn die Spannung an ihm kleiner als die Klemmspannung ist. Der MOV funktioniert jedoch nicht, wenn er eine Überspannungsspitzenbewertung erhält, die höher ist, als der Varistor verarbeiten kann. Das Ergebnis davon ist ein beschädigtes MOV.

Beschädigtes MOV

Außerdem nimmt die Leistung des Varistors mit der Zeit ab. Die Lebensdauer eines jeden MOV finden Sie in der Tabelle des Herstellers. Das Diagramm des Herstellers gibt Ihnen detaillierte Messwerte und Diagramme der Zeit, des Stroms und der Anzahl der transienten Impulse, die durch die Komponente fließen.

Überspannungsschutz

Die Energiebewertung ist ein weiterer Faktor, der die Leistung eines MOV beeinflusst. Wenn die Nennenergie ansteigt, wirkt sich dies auf die Lebensdauer des Varistors aus. Aus diesem Grund ändert sich die Anzahl der transienten Impulse, die der MOV verarbeiten kann.

Sie können die Leistung auch steigern, indem Sie mehrere Varistoren parallel schalten. Das Erhöhen der Bewertung hilft auch, die Leistung des MOV zu verbessern.

Eine weitere großartige Sache an der Leistung des MOV ist seine Reaktionszeit. Der MOV kann Spikes innerhalb von Nanosekunden kurzschließen. Bestimmte Merkmale wie die Induktivität der Komponentenleitungen und die Montagemethode können sich jedoch auf die Reaktionszeit auswirken.

MOV-Spezifikationen

Hier sind einige der Dinge, auf die Sie beim Kauf oder Erstellen eines MOV achten müssen:

Maximale Betriebsspannung

Dies ist die maximale stationäre Gleichspannung, die der MOV verarbeiten kann. Typischerweise sollte der Wert des Leckstroms kleiner als ein bestimmter Wert sein.

Varistorspannung

Bei der Auswahl eines MOV für die Spannung sollte die maximale kontinuierliche RMS-Spannung etwas über der vorhergesagten Spannungsversorgung liegen. Zum Beispiel 260 V RMS für eine 230-Volt-Versorgung.

Maximale Klemmspannung

Diesen erhalten Sie, wenn Sie einen bestimmten Impulsstrom an das Bauteil anlegen. Es hilft Ihnen, die maximale Spitzenspannung zu erreichen. Außerdem ist es die Spannung, die es dem MOV ermöglicht, Stoßströme abzuleiten und zu leiten.

Stoßstrom

Der Stoßstrom ist der höchste Spitzenstrom, den ein Gerät verarbeiten kann, ohne Schaden zu nehmen. Es tritt normalerweise für einen bestimmten Zeitraum auf. Ihr MOV muss Stoßstrom ableiten und gleichzeitig den regulären Strom zum Einschalten Ihres Stromkreises zulassen.

Surge Shift

Die Stoßverschiebung ist die Spannungsänderung, nachdem der Stoßstrom durch den MOV fließt. Wenn also eine Überspannung auftritt, reduziert sie die Nennklemmspannung und erzeugt eine Spannungsschwankung nach der Welle.

Energieaufnahme

Die Energieabsorption ist die maximale Energie, die eine bestimmte Wellenform ohne viele Probleme abführt.

Um alle Ihre Geräte zu betreiben, können Sie diesen Wert ermitteln, indem Sie einen bestimmten Regelkreis mit vorgegebenen Werten verwenden.

Sie können die Energie auch in Standardtransienten x/y ausdrücken. Hier ist y die Dauer, die benötigt wird, um den halben Spitzenwert zu erreichen, während x der schnelle Anstieg ist.

Kapazität

Da der MOV aus zwei Metallplatten mit einem Dielektrikum dazwischen besteht, wirkt er im nF-Bereich wie ein Kondensator. Je größer die Größe, desto größer die Kapazität. Dies wirkt sich jedoch nicht auf die AC- oder DC-Stromversorgung aus, bis ein Überspannungsereignis eintritt.

Leckstrom

Der Strom, der vom AC- oder DC-Kreis eines Geräts zur Erde fließt, ist der Leckstrom. Es bezieht sich auch auf die Strommenge, die der Varistor zieht, wenn er unterhalb der Klemmspannung arbeitet.

Reaktionszeit

Die Ansprechzeit bezieht sich auf die Zeit, zu der der MOV nach dem Überspannungsereignis zu leiten beginnt. Die Standardreaktionszeit von MOVs beträgt 500 Pikosekunden. Es ist jedoch nicht erforderlich, die Reaktionsgeschwindigkeiten zu vergleichen, da die meisten transienten Spannungen langsamere Anstiegszeiten haben. In ähnlicher Weise wirkt sich die Schaltung direkt auf die Reaktionszeit eines bedrahteten MOV aus.

Maximale Wechselspannung

Die maximale Wechselspannung ist die maximale Effektivspannung, die Sie dauerhaft an den Varistor übertragen können. Wenn Sie Ihren maximalen RMS-Wert wählen, sollte dieser etwas über der tatsächlichen RMS-Spannung liegen.

MOV-Schaltung t

Meistens finden Sie MOVs, die parallel zu einer Sicherung geschaltet sind. Hier ist ein Diagramm einer Schaltung, um zu zeigen, dass der MOV in einer elektronischen Schaltung funktioniert.

MOV-Schaltplan

Wenn die Spannung des Stromkreises innerhalb der Nenngrenzen liegt, hätte der MOV einen hohen Widerstand. Verwenden Sie jedoch, wenn eine Spannungsspitze auftritt, bewegt sie sich über den MOV und reduziert den Widerstand des MOV auf einen niedrigen Wert. Somit fließt der Strom durch die Schaltung und nicht durch den MOV. Daher wird es zu einem Kurzschluss.

Aus diesem Grund geht die große Spannungsspitze stattdessen durch den MOV. Dadurch löst die Sicherung aus und trennt den Stromkreis von der Netzspannung.

Im Falle einer transienten Spannung kehrt die Hochspannung jedoch immer zum Normalzustand zurück. Außerdem reicht die Dauer des hohen Stroms nicht aus, um die Sicherung zu beschädigen. Somit nimmt die Schaltung ihren regulären Betrieb wieder auf, wenn sich die Spannung normalisiert.

Wenn Sie also einen beschädigten MOV in Ihrem Schaltkreis finden, könnte dies das Ergebnis mehrerer hoher zusätzlicher Spannungsspitzen sein.

Wie man einen baut

Sie können einen Metalloxid-Varistor mit Keramikpulvern aus Metalloxiden und anderen Metalloxiden wie Wismut- und Manganoxiden herstellen. Am wichtigsten ist, dass das MOV aus Zinkoxid (90 %) und geringen Mengen anderer Metalloxide besteht. Es wäre hilfreich, wenn Sie die Keramikpulver des Metalloxids zwischen zwei Elektroden (Metallplatten) intakt halten würden.

Außerdem erzeugen die Metalloxidkörner einen Diodenübergang zwischen jeder Diode. Daher besteht ein MOV aus mehreren in Reihe geschalteten Dioden. Sie können also einen Sperrstrom verursachen, der über alle Verbindungen hinweg auftritt, wenn Sie eine kleine Spannung an die Metallplatten anlegen.

Überspannungsschutz

MOV-Symbol

Das Varistor-Symbol ist dem Charakter des Thermistors ziemlich ähnlich. Es hat ein primäres Widerstandssymbol eines Rechtecks ​​mit einer diagonalen Linie durch es. Außerdem weist es einen kleinen zusätzlichen Abschnitt parallel zum Körper des Varistorsymbols auf. Dies zeigt die nichtlineare Natur des Varistors. So sieht der Charakter aus:

MOV-Symbol

Auswahl des richtigen MOV für den Schutz

Jetzt wissen wir, was ein Metalloxid-Varistor ist und wie er Ihre Schaltung vor Überspannungen schützt. Sehen wir uns einige Tipps an, die Ihnen bei der Auswahl des richtigen Metalloxid-Varistors für den Schaltkreisschutz helfen.

1. Das erste, was Sie bei der Auswahl eines Metalloxid-Varistors tun müssen, ist die Bestimmung der Dauerbetriebsspannung. Dies ist die Spannung, die Sie über den Varistor liefern. Daher sollten Sie den Varistor mit einer maximalen Gleich- oder Wechselspannung auswählen, die etwas höher ist als die angelegte Spannung.

Normalerweise wählen die Leute Varistoren mit einer maximalen Nennspannung, die 10-15 % höher ist als die tatsächliche Netzspannung.

Wenn Sie also einen niedrigen Leckstrom anstreben, können Sie Ihren Varistor mit einer höheren Betriebsspannung verwenden.

2. Kennen Sie die Energiemenge, die der Varistor im Falle einer Überspannungsspitze aufnehmen kann. Sie können dies mit einem einfachen Experiment feststellen. Verwenden Sie die maximale Belastung des Varistors während einer Überspannung mit den Angaben auf dem Datenblatt.

Wählen Sie nach Abschluss Ihres Experiments den Metalloxid-Varistor, der mehr Energie dissipiert, die entweder gleich oder etwas höher ist als die erforderliche Energiedissipation während einer Überspannung.

3. Berechnen Sie den Stoßstrom, der durch den Varistor fließt. Stellen Sie sicher, dass Sie den Varistor mit einem Stoßstrom auswählen, der in jedem Fall der erforderlichen Stromstärke entspricht oder geringfügig darüber liegt.

4. In ähnlicher Weise sollten Sie auch die erforderliche Verlustleistung finden. Stellen Sie daher sicher, dass Sie den Varistor mit einer Nennleistung auswählen, die der von der Schaltung erforderlichen Leistung in jedem Fall entspricht oder diese übersteigt.

5. Wenn Sie sich bei der Auswahl von Leistung, Stoßstrom und Energiewert nicht sicher sind, wählen Sie immer ein Gerät mit höherer Leistung, Energiewert und Stoßstrom.

6. Wählen Sie zuletzt das richtige Modell aus, um die richtige Klemmspannung bereitzustellen, die Sie basierend auf dem zulässigen maximalen Spannungswert für Ihren Ein- oder Ausgang auswählen können. Stellen Sie sicher, dass Ihre Schaltung die zulässige Spannung verarbeiten kann.

MOV-Anwendung

Sie können den Metalloxid-Varistor für eine Vielzahl von Anwendungen verwenden. Sie können MOVs in Schaltkreisen verwenden, in denen Spannungsspitzen auftreten können. Überspannungsschutz und Streifen sind häufigere Anwendungen von MOVs.

Überspannungsschutzschaltung

Außerdem finden Sie MOVs in Netzteilen, die an das Stromnetz angeschlossen sind, verschiedene Kommunikationsleitungen, Datensysteme, Digitalkameras, Computer, Stromversorgungssysteme, persönliche digitale Assistenten und MP3-Player.

Weniger häufige Anwendungen von MOVs sind Mikrowellenmischer zur Erkennung, Modulation und Frequenzumwandlung.

Aufrundung

Die Auswahl des richtigen Metalloxid-Varistors zum Schutz ist kein Hexenwerk. Alles, was Sie tun müssen, ist zu verstehen, wie MOV funktioniert und wie Sie Ihre Werte auswählen.

Die Aufgabe eines Varistors in empfindlichen elektronischen Schaltungen besteht darin, zu verhindern, dass die Spannung einen eingestellten Wert überschreitet. Dadurch wird der Varistor zu einem Kurzschluss, der den Stromfluss unterbricht und Schäden durch Überspannung verhindert.

Haben Sie Fragen oder Bedenken zum MOV? Fühlen Sie sich frei uns zu kontaktieren; Wir helfen Ihnen gerne weiter.