---

Varistor je pasívny elektronický komponent, ktorého úlohou je ochrana elektrických a elektronických obvodov. Varistory patria do rodiny nelineárnych odporov, čo znamená, že ich vnútorný odpor je úmerný napätiu. Na rozdiel od poistky alebo ističa, ktorý poskytuje ochranu proti nadprúdu, poskytuje varistor ochranu proti prepätiu pomocou napäťového sledovania podobným spôsobom ako zenerova dióda. V-A charakteristika varistora je zložená z príspevkov niekoľko tisíc sérioparalelných a antiparalelných zapojení diód. Vzhľadom na symetriu V-A charakteristiky nezáleží na smere zapojenia varistorových zvodičov. Pri nízkej hodnote napätia je varistor takmer v nevodivom stave a má veľký elektrický odpor. Pri vyšších hodnotách napätia prechádza do vodivého stavu a hodnota odporu je nízka. Odpor varistora vo vodivom stave tlmí oscilácie, ktoré vznikajú pri pôsobení prepätia.

Elektrické vlastnosti varistora

Z pohľadu elektrickej funkčnosti varistora existuje niekoľko overených modelov. Ich funkčnosť sa primárne zameriava na riešenie čisto elektrických vlastností varistora, ako sú napríklad simulácie nelinearity varistora, alebo schematické náhrady varistora v každej fáze pôsobenia – od nevodivého až po vodivý stav. Najviac akceptovaným modelom varistora z pohľadu elektrickej náhrady je preto model IEEE

IEEE model varistora

 

Existuje niekoľko vzorcov a vzťahov, ktoré sa používajú na výpočet charakteristík varistorov. Tu je niekoľko základných vzorcov a popis toho, ako sa tieto vzťahy prezentujú:

Prúd varistora (I): Prúd prechádzajúci varistorom sa dá vypočítať z napätia na varistore a jeho charakteristiky:

I = U / (C I ^β)

Napätie na varistore (U): Napätie na varistore v závislosti od prúdu a jeho charakteristiky sa môže vypočítať pomocou vzťahu:

U = C I ^β

kde:

• U: Napätie na varistore (vo voltoch).
• C: Koeficient, ktorý závisí od materiálu a konštrukcie samotného varistora. Tento údaj nájdete v dátovom liste komponentu.
• I: Prúd prechádzajúci varistorom (v ampéroch).
• β (Beta): Exponent, ktorý je charakteristický pre daný varistor a závisí od jeho materiálu a vlastností. Tento údaj nájdete v dátovom liste komponentu.

Tieto vzťahy sú základné a ich presnosť môže závisieť od konkrétneho typu a modelu varistora. Presné hodnoty koeficientu C a exponentu β by ste mali nájsť v dokumentácii k varistoru. Samozrejme, pre presnú analýzu varistora a jeho použitie by ste mali poznať všetky relevantné charakteristiky a parametre daného modelu varistoru.

Koeficient C

Hodnotu Koeficient  C pre varistor by ste mali získať z technických špecifikácií teda datasheetu varistoru, ktorý používate. Táto hodnota je charakteristická pre konkrétny typ varistoru a je určená výrobcom. Koeficient C je číslo, ktoré sa používa v matematickom vzorci pre varistor a je potrebné poznať presnú hodnotu pre správne výpočty. Pre rôzne typy varistorov môže byť hodnota C rôzna, a preto je dôležité použiť správnu hodnotu pre váš konkrétny varistor.

Exponent ß

Hodnota Exponent ß sa vypočíta na základe meraní alebo analýzy konkrétneho varistora. Tento exponent sa týka behaviorálnych vlastností varistoru a závisí na materiále, z ktorého je vyrobený, jeho štruktúre a ďalších faktoroch.

Pre vytvorenie grafu závislosti napätia na prúde pre varistor budete potrebovať reálne dáta merané na konkrétnom varistore. Z týchto dát môžete potom vypočítať hodnotu exponentu ß, ktorý bude najlepšie reprezentovať daný varistor. Hodnoty exponentu ß sa obvykle pohybujú v rozmedzí od 3 do 5 pre typické varistory. Pokiaľ nemáte špecifické merania pre váš varistor, môžete začať s niektorou z týchto bežných hodnôt (napríklad ß = 3,5) a neskôr ju prispôsobiť na základe meraní, ak sú k dispozícii.

V prípade, že nemáte možnosť získať reálne dáta a hodnotu exponentu ß pre konkrétny varistor, môžete skúsiť pracovať s niekoľkými rôznymi hodnotami exponentu ß a pozorovať, ktorá z nich najlepšie zodpovedá skutočnému správaniu vášho varistoru.

Výpočet prúdu varistora

 

Výpočet napätia varistora

Zhrnutie

Varistor je elektronický komponent, ktorý má schopnosť meniť svoj odpor s rastúcim napätím. Táto schopnosť robí varistor dôležitým prvkom v ochranr elektronike pred nadmerne vysokými napätiami a prúdmi. Pre pochopenie a návrh obvodov s varistormi je preto nevyhnutné mať presné znalosti o ich prúdových a napäťových charakteristikách.

Prúdová charakteristika varistora je grafické znázornenie závislosti prúdu prechádzajúceho cez varistor na napätí, ktoré naň pôsobí. Táto charakteristika je neoddeliteľnou súčasťou špecifikácií varistora a umožňuje návrhárom určiť, ako bude varistor reagovať na konkrétne podmienky v obvode. Prúdová charakteristika varistora sa často približuje k ideálnemu bodu záberu napätia (clamping voltage), ktorý predstavuje maximálne napätie, ktoré varistor dokáže udržať pri prechode vysokého prúdu.

Napäťová charakteristika varistora je ptrzo závislosť jeho odporu na napätí. Pri nízkych napätiach má varistor vysoký odpor, čím sa obmedzuje prechádzajúci prúd cez jeho štruktúru. Avšak pri dosiahnutí určitého napätia sa odpor varistora rýchlo zniži, čím sa umožní prechod väčších prúdov pri zachovaní obmedzenia napätia pod touto hodnotou.

Výpočet prúdových a napäťových charakteristík varistora je nevyhnutný pre bezpečné a spoľahlivé zapojenie varistora do obvodu. Tieto charakteristiky sú dané výrobcami varistorov a zvyčajne sú uvedené v ich datasheetoch. Pre získanie prúdovej charakteristiky varistora sa používa vzorec U = CI^β, kde U je napätie, C je koeficient a β je exponent. Napäťovú charakteristiku určuje materiálová štruktúra varistora.

V praxi sa varistory často používajú na ochranu pred prepäťovými udalosťami v elektronických systémoch a sú nevyhnutné pre stabilitu a bezpečnosť týchto systémov. Poznanie ich prúdových a napäťových charakteristík je preto kľúčové pre efektívny návrh a implementáciu obvodových ochranných opatrení.

---

---

---