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Introduction
Les symboles et spécifications des varistances vous permettent d'assurer une protection maximale aux circuits que vous concevez. Une varistance protège les circuits contre les surtensions. Cet article vous présente les types, les applications et les tests des varistances, ainsi que leurs symboles. Ces informations vous aideront à améliorer la fiabilité de vos circuits imprimés.
Qu'est-ce qu'une varistance ?
Une varistance est un composant électronique utilisé pour protéger les circuits contre les surtensions . Elle dissipe également l'énergie excédentaire lorsque la tension dépasse une valeur ou une limite spécifiée. On utilise couramment des varistances pour protéger les composants sensibles des circuits imprimés.
Quels sont les symboles des varistances ?
Le symbole d'une varistance indique son emplacement dans le circuit. Il ressemble à une résistance barrée. Connaître ce symbole vous permettra d'installer correctement les varistances et ainsi protéger vos circuits.
Spécifications techniques
Tension nominale
La limite de tension qu'une varistance peut supporter en toute sécurité dépend de sa valeur nominale. Une fois cette valeur dépassée, la varistance protège le circuit en fonctionnant. Il s'agit de choisir une varistance dont la tension nominale est supérieure à la tension à laquelle fonctionne votre système électrique. Elle ne réagira alors qu'aux surtensions. La tension nominale appropriée devient un problème de fiabilité à long terme.
Capacité de manutention actuelle
La capacité de transport de courant fait référence à la quantité de courant que votre varistance peut absorber avant d'être endommagée. En choisissant la capacité appropriée, vous protégez votre circuit imprimé contre la surchauffe causée par les pics de tension. Les surtensions potentielles de votre circuit sont la valeur qui pourrait être dépassée, provoquant une panne ou un endommagement de votre circuit. Il est de votre responsabilité de veiller à ce que les pics ou les augmentations de potentiel de votre système correspondent à la capacité de la varistance. Cela protège votre conception contre les incidents de courant élevé.
Tension de serrage
Il s'agit de la tension à partir de laquelle la varistance commence à conduire pour protéger contre les surtensions. Cela limite la tension à une valeur qui ne peut pas endommager les différents composants du circuit. Il serait donc efficace de pouvoir choisir la tension de blocage appropriée. Vous devez l'adapter aux exigences de votre système. Si vous sélectionnez la valeur idéale, il n'y a aucun risque de dommages dus à une surtension.
Capacité d'absorption d'énergie
La capacité d'absorption d'énergie est une mesure de la quantité d'énergie qu'une varistance absorbe avant de tomber en panne. Plus il y a de surtensions, plus l'absorption d'énergie est élevée et, par conséquent, meilleure est la protection. Vous devez sélectionner une varistance dont la capacité sera suffisante pour les surtensions qui se produiront dans votre conception. Cela ne devrait pas endommager les circuits lors d'un événement à haute énergie. Un choix judicieux garantit une protection à long terme.
Temps de réponse
Le temps nécessaire à une varistance pour réagir aux surtensions est appelé temps de réponse. Le facteur clé ici est le temps de réponse : plus le temps de réponse est lent, plus le risque de protection des composants sensibles est élevé. Dans les conceptions critiques avec un temps de réponse élevé, il est recommandé de choisir une variable avec un temps de réponse élevé. Les retards peuvent endommager vos composants car ils peuvent entraîner un temps de réponse lent irréaliste. Une varistance rapide est capable d'offrir une protection complète contre les surtensions à tout moment après plusieurs secondes.
Énergie d'impulsion maximale
L'énergie d'impulsion maximale est décrite comme le nombre d'impulsions d'énergie que la varistance de puissance peut gérer à la fois. C'est ce qui est attendu pour une application à haute énergie qui subit de grandes fluctuations. Une varistance a une certaine valeur nominale et vous devez choisir celle qui convient à votre application. Cela permettra, à son tour, de protéger votre circuit. La sélection d'une varistance à une énergie d'impulsion appropriée réduit considérablement l'apparition de pics.
Capacitance
La capacité et son aptitude à transmettre des signaux haute fréquence font partie des paramètres ajustables de la varistance. Pour la conception de circuits imprimés haute vitesse ou de circuits sensibles au signal, une faible capacité est requise. Un choix judicieux de la capacité garantit l'efficacité du circuit, l'intégrité du signal et la protection du dispositif.
Caractéristiques
Les varistances sont spéciales, étant donné qu'elles fonctionnent uniquement sur des tensions. Une varistance à avalanche se caractérise par un temps de réponse court, une dissipation d'énergie élevée et une gestion de la tension. Ce sont des propriétés de protection lors de la protection des circuits. Lorsque vous recherchez des varistances pour un PCB, vous devez également tenir compte des propriétés qui vous conviendraient.
Durabilité et fiabilité, notamment dans des conditions défavorables
Les varistances sont destinées à être utilisées pour contrer efficacement les facteurs environnementaux insupportables suivants. Elles peuvent donc être très durables car elles sont capables de bien fonctionner sous une charge thermique, humide et électrique très élevée. Selon la qualité des varistances, même dans des situations extrêmes, grâce à leur construction robuste, elles sont donc capables de fournir des performances durables à long terme. La prise en charge des applications critiques avec une fiabilité bien établie des varistances permet d'éviter les pannes dans de nombreux types d'applications importantes.
Construction de varistance
Une varistance dépend fortement de sa construction pour offrir performances et protection. Il s'agit d'une série de couches destinées à absorber les pics de haute tension. Connaître sa construction vous aidera à choisir celle qui convient à votre circuit.
Matériaux (Oxyde de métal, Carbure de silicium)
· Varistances à oxyde métallique (MOV)
- Éléments fabriqués à partir de particules d'oxyde de zinc dopées avec d'autres Métal oxydes.
- Forte absorption d'énergie et réponse très rapide aux surtensions.
- Céramique-conçu pour résister aux abus et aux températures élevées.
- Utilisé comme appareil grand public.
- Protecteur de surtension hautement adapté à de multiples applications.
· Varistances en carbure de silicium (SiC)
- Fabriqué à partir de grains de carbure de silicium.
- Très performant pour supporter des tensions élevées, destiné à être utilisé dans l'industrie.
- Excellentes conditions de survie pour supporter des scénarios extrêmes.
- Résistance au courant améliorée pour le transport de courant élevé.
- Généralement utilisé pour les systèmes de tension fonctionnant dans des conditions difficiles.
Construction Matter Performance.
La composition d'une varistance influe sur ses performances et sa fiabilité. Ses composants déterminent la quantité d'énergie qu'elle peut absorber lors de surtensions. Une bonne composition lui confère une grande robustesse, même dans des conditions extrêmes. Il est donc important de choisir une varistance fabriquée avec des matériaux de qualité , pour une protection optimale. Sa construction influe intrinsèquement sur sa durée de vie et son efficacité.
Les calques et leurs rôles
Certaines de ces varistances sont dotées de plusieurs couches. Elles ont pour fonction précise de protéger un circuit électronique contre une surtension ou une pointe de tension. Lors de toute pointe de tension, le noyau central absorbe tout excès d'énergie. Les couches d'électrodes facilitent la circulation du courant dans les deux sens. Non seulement elles sont protégées des dommages au cours de leur production, mais elles sont également protégées des dangers environnementaux tels que l'humidité et la chaleur par des couches discrètes. Chaque couche signifie que la varistance fonctionne efficacement pendant de nombreuses années.
Types
En classant les varistances, vous constaterez qu'il est essentiel d'utiliser le type de varistance adapté à la protection de votre circuit imprimé. On distingue deux grandes catégories de varistances : les varistances à oxyde métallique (MOV) et les varistances à carbure de silicium (SiV). Chaque type possède ses propres caractéristiques, valeurs nominales et usages, ce qui lui permet de résister à différentes conditions climatiques. Choisir le type de varistance approprié en fonction des exigences du circuit permet d'optimiser les performances et la fiabilité.
1. Varistances à oxyde métallique (MOV)
- Les caractéristiques électriques possèdent de très grandes capacités d'absorption d'énergie ainsi qu'une protection contre les surtensions. Elles intègrent une dissipation d'énergie élevée qui convient aux circuits sensibles à la tension.
- Tension nominale : choisissez une tension supérieure à la tension de fonctionnement de votre système.
- Capacité - Les MOV ont une capacité plus élevée. Cela peut affecter les signaux haute fréquence dans les câbles longs ou les fils de connexion, car dans les systèmes audio, des transformateurs de base qui utilisent l'inductance du fil sont utilisés, et la résistance du fil devient un paramètre très important. Cela doit être pris en compte lors du développement de circuits à grande vitesse.
- Temps de réponse - Les MOV réagissent en quelques nanosecondes afin d'offrir une protection. Dans un laps de temps très court, ils protègent les appareils délicats contre les pics de haute tension.
2. Varistances en carbure de silicium (SiC)
- Caractéristiques électriques - Les varistances SiC ont la capacité de supporter des valeurs de tension et de courant plus élevées. Elles résistent à divers environnements industriels difficiles.
- Tension nominale - Les varistances SiC ont une tension nominale plus élevée. Elles sont particulièrement adaptées aux conditions qui nécessitent une puissance élevée et une excellente protection contre les surtensions.
- Capacité - ainsi, les varistances SiC ont une capacité extrêmement faible. Cela signifie qu'elles conservent une caractéristique haute fréquence Intégrité du signal. Ceci est nécessaire pour certaines exigences fonctionnelles vulnérables et rapides.
- Temps de réponse - Les varistances SiC se déchargent un peu plus lentement que les MOV mais offrent une bonne protection contre les impulsions haute tension.
Forfaits
Le conditionnement des varistances est une étape cruciale lors de leur intégration dans les circuits imprimés. Le nombre de boîtiers CMS et traversants varie selon les besoins des conceptions. Comprendre ces boîtiers permet de choisir les varistances adaptées à votre application et, par conséquent, de réaliser un assemblage fiable et efficace.
Boîtiers à montage en surface (CMS)
Les varistances en boîtier traversant sont insérées dans des trous traversants pour être soudées à la surface d'un circuit imprimé. Ces boîtiers compacts permettent une conception plus dense. Leur assemblage est plus facile à automatiser , ce qui réduit les délais de production. De plus, leurs performances électriques sont améliorées grâce à la longueur réduite des broches.
Boîtiers à trous traversants
Dans les boîtiers traversants, les broches des varistances sont insérées à travers des trous percés dans un circuit imprimé. Ce type de boîtier, bien que traditionnel, offre une excellente résistance mécanique et convient parfaitement aux applications haute puissance. Lors du prototypage et de la réparation de composants à trous métallisés (PTH), les composants traversants sont relativement faciles à manipuler. Ils sont souvent privilégiés pour les conceptions ultérieures afin d'assurer une durabilité accrue. Bien qu'ils occupent plus d'espace, ils offrent une grande fiabilité dans des conditions exigeantes.
Applications
Les varistances sont largement utilisées dans de nombreuses applications grâce à leur excellente protection des circuits contre les surtensions. Cela vous permettra de prendre des décisions éclairées lors de la conception de circuits imprimés et de savoir dans quel type d'application elles sont utiles. Parmi les utilisations courantes, on retrouve les alimentations électriques, l'électronique automobile , l'électronique grand public et les systèmes de télécommunications . Toutes ces applications utilisent des varistances pour se prémunir contre les aléas et améliorer ainsi la fiabilité et les performances.
Alimentations
Les varistances servent à protéger les circuits d'alimentation contre les surtensions et les fluctuations de tension. En d'autres termes, en cas de haute tension, les composants sont protégés et ne peuvent être endommagés. Elles contribuent ainsi à la durabilité des systèmes d'alimentation . Choisir la varistance adaptée à votre circuit d'alimentation permet d'améliorer sa fiabilité globale.
Electronique automobile
Les varistances sont essentielles en électronique automobile car elles contribuent à atténuer les surtensions de diverses origines. Elles protègent les calculateurs et les capteurs des surtensions dues aux variations de charge ou à la foudre. Cette protection est indispensable à la robustesse des systèmes automobiles. Les varistances améliorent la fiabilité des composants électroniques et la sécurité des véhicules. Un choix judicieux de varistances permet d'optimiser les performances et la consommation de carburant.
Electronique
Les varistances et leurs symboles sont essentiels dans la plupart des applications électroniques grand public, car ils garantissent la protection de vos appareils contre les pics de tension et les surtensions indésirables. Cela protège les appareils et les téléviseurs des dommages causés par une tension excessive, qui peut endommager les circuits sensibles. En limitant la tension excessive, les varistances maintiennent un fonctionnement stable en cas de fluctuations soudaines de puissance, ce qui est généralement le cas des produits soumis à des cycles d'alimentation fréquents. L'intégration de varistances et de symboles de varistance dans les conceptions améliore la fiabilité d'un produit et la satisfaction de l'utilisateur final.
Systèmes de télécommunication
Les varistances et les symboles de varistance font partie intégrante des systèmes de télécommunication et protègent l'équipement précis à l'intérieur contre les tensions transitoires. Ils facilitent également la préservation de l'intégrité du signal et de la fiabilité du système contre les surtensions électriques ; les dommages à l'équipement constituent un avantage supplémentaire. Cela permet non seulement d'assurer la continuité opérationnelle des stations de base et des routeurs, mais également de réduire les temps d'arrêt. Des varistances correctement sélectionnées dans les conceptions de télécommunication conduisent à de meilleures performances globales du réseau. Les varistances peuvent fournir une protection absolue contre les pics de tension imprévisibles pour vos systèmes.
Test de varistance
Diverses techniques de test ont été mises en place, notamment l'inspection visuelle, les tests électriques et les tests de mode de défaillance, dans le but de vérifier que les circuits sont sûrs dans toutes les conditions de défaut.
Inspection visuelle
Lors du test de la varistance, la première vérification doit être une évaluation de ses caractéristiques internes. Il faut établir si elle présente des signes d'abus physique, de détérioration de la texture ou de signes d'usure.
Test électrique
Les essais électriques permettent de vérifier le fonctionnement de la varistance en fonction de certains tests effectués sur le produit électrique. Parmi les spécifications typiques à examiner lors des procédures de caractérisation, on peut citer la tension nominale et la capacité de charge en courant.
FMT (Test en mode de défaillance)
Le test de fin de vie vérifie les performances des varistances dans les pires conditions possibles. Il révèle les aspects défaillants qui sont critiques pour la sécurité du circuit. Ces points augmentent la probabilité de la conception générale en question.
Avantages et inconvénients de la varistance
Avantages de la varistance
- Bon parasurtenseur en cas de pics de tension.
- Le temps de réponse rapide protège les composants sensibles.
- Disponible en différentes puissances nominales et packages de tension.
- Méthode économique de protection contre les surtensions dans le circuit
Inconvénients de la varistance
- La dégradation due aux surtensions répétées finit par réduire son efficacité.
- Une capacité plus élevée a un effet néfaste sur l’intégrité haute fréquence.
- Absorption d'énergie plus faible par rapport aux autres dispositifs de protection
- Une sélection et un choix minutieux sont nécessaires avant de l'appliquer.
Dangers
Il est essentiel de comprendre les risques liés aux varistances et à leur symbolisme. Parmi les dangers potentiels figurent les surtensions , les chocs électriques, les étincelles, les surintensités et les incendies. Toutefois, une attention particulière portée à ce problème lors des tests et du choix du dispositif peut permettre de réduire ces risques.
Risques de surtension
Les risques de surtension se présentent lorsque les varistances ne parviennent pas à supprimer la haute tension. Une telle défaillance peut entraîner des dommages aux composants connectés ou une défaillance du circuit. Le type de test de routine le plus élémentaire consiste à vérifier que la varistance continue de fonctionner dans des conditions de surtension.
Risques d'incendie dus à un courant excessif
Les surintensités peuvent ainsi endommager les varistances et augmenter le risque d'incendie dans les appareils électroniques lorsqu'elles surchauffent. Si elles ne sont pas contrôlées, le système peut surchauffer et entraîner la défaillance des composants. Dans le pire des cas, le système peut s'enflammer. Il devient alors possible de tester efficacement et de sélectionner correctement les éléments afin de minimiser ou d'éliminer ces risques.
Comment éviter les échecs grâce à des tests et une sélection appropriés
Des tests appropriés et une sélection complète, en fonction des besoins d'une application, permettent d'éviter les pannes des varistances. Sélectionnez une varistance de calibre approprié et celle-ci doit être vérifiée de temps en temps. Cette approche préventive garantit la fiabilité et étend la sécurité du circuit dans vos conceptions.
Limites
Les varistances et leurs symboles sont, à bien des égards, très efficaces pour la protection contre les surtensions. Cependant, ils présentent quelques inconvénients. Comprendre leurs limites vous aidera à prendre les bonnes décisions concernant vos conceptions de circuits imprimés. Les principales limites concernent la sensibilité à la température, la détérioration au fil du temps et la gestion limitée de l'énergie dans les applications à très haute tension.
Sensibilité à la température
Les varistances sont sensibles à la température, et les variations de température peuvent donc perturber leur fonctionnement. Des températures élevées peuvent provoquer une défaillance prématurée des varistances ou réduire leur pouvoir de serrage. Dans toute conception de circuit, assurez-vous toujours que la varistance dispose d'une bonne gestion thermique afin d'obtenir une efficacité maximale.
Dégradation des performances au fil du temps
Les varistances s'endommagent au fil du temps, en particulier lorsque la tension est augmentée lentement et de manière répétée jusqu'à des limites plus élevées. Cette dégradation peut réduire l'efficacité avec laquelle elles peuvent protéger les circuits.
Gestion limitée de l'énergie pour les applications à très haute tension
Les varistances ont une faible capacité de gestion de l'énergie et sont donc moins utilisées dans les applications à haute tension. Comme indiqué précédemment, il peut arriver que la protection de ces dispositifs nécessite le déploiement de mesures de protection secondaires. En fait, le choix des dispositifs de protection appropriés dépendra des besoins de votre application.
FAQ
Quelle est la différence entre une varistance et un parasurtenseur ?
Une varistance est un composant actif qui limite les pics de tension, tandis qu'un parasurtenseur est un dispositif complet de protection contre les surtensions.
Les varistances se dégradent-elles avec le temps ?
Nous savons également que les varistances peuvent se fatiguer ou se dégrader lorsque la tension et le stress réagissent avec de nombreux pics ; par conséquent, des tests sont toujours effectués pour vérifier leur fonctionnalité.
Les varistances sont-elles polarisées ?
Comme une varistance est un composant non polarisé, elle peut être insérée dans une direction particulière au sein d'un circuit particulier. Cet aspect les rend plus faciles à mettre en œuvre et s'adaptent bien à différentes applications.
En fait, les varistances peuvent-elles protéger contre les conditions de surtension soutenues ?
Les varistances ne sont pas utilisées pour assurer une protection contre les surtensions de longue durée, car leurs caractéristiques dépendent beaucoup des transitoires de tension. Dans les cas où la surtension dure longtemps, utilisez plutôt d'autres dispositifs de protection.
Conclusion
Les varistances peuvent protéger les circuits contre les tensions élevées et dommageables. Une telle connaissance des symboles, des types et des limites des varistances aide à sélectionner les composants appropriés pour des conceptions efficaces. L'intégration de varistances dans les circuits imprimés augmente la sécurité et la stabilité des circuits.
