Как проверить варистор эбу

Опубликовано: 04.05.2024

Сначала этот я пост я написал в сообществе Автоэлектрика.
Но особого эффекта не получилось. Поэтому положу здесь, для истории.

Обратился ко мне мой старый хороший знакомый за помощью.
Предыстория достаточно мутная и неполная:
Вроде бы, варили выхлоп, скорее всего, не сняли клемму с АКБ перед сваркой. После этого машина не завелась. Диагностика, вроде бы, подключалась, но ее результаты не известны.
Сразу же был подкинут ЭБУ от ВАЗ 2107 — машина завелась, но не было ХХ. Из этого был сделан вывод, что помер родной ЭБУ.

Маркировки больного ЭБУ:

Сначала, из-за установленного процессора ST10F273, я решил, что это М73. Но после недолгого изучения информации про тазо-эбу, я понял, что это Январь 7.2+, который ничего общего не имеет с Январем 7.2, но достаточно сильно похож на М73.

Внутри явно отсутствует один элемент и, когда ЭБУ ко мне попал, были явные следы не аккуратной пайки на этих контактных площадках:

Гугл подсказал, что это был защитный варистор CN2220S14BAUTOEG2.
На работоспособность ЭБУ не влияет. Но должен быть с точки зрения защиты ЭБУ от вот таких вот сварщиков-рукожопов, которым лень клемму скинуть перед работой…
Андрей 2350 предложил заменить его супрессором 15В 1,5кВт. Думаю, идея правильная. Но вопрос далеко не первостепенный. Супрессоры приготовил, но установку пока отложил.

Первым делом я очистил контактные площадки варистора от мусора и насраного припоя и убедился, что он не является необходимым для работы ЭБУ.

Попробовал включить ЭБУ на столе.
Подал +12В на 12, 44 и 63 ноги разъема.
Подал +12В через кнопку на 13 ногу разъема — имитация "зажигания".
51 и 53 ноги разъема подключил к минусу.
Между 31 ногой и +12 включил светодиод с резистором — индикатор Check Engine.
К-линию взял с 71 ноги на диаг.адаптер.

При "включении зажигания" (нажатии кнопки) светодиод (Check Engine) загорается. Но очень тускло.
Диагностика (OpenDiagFree) не подключается. Вываливает кучу матов в сторону К-лайн-адаптера — мол, проверьте подключен ли адаптер, а то он не отвечает.

Мое внимание привлекла МС DA3664 микротрещиной на корпусе:

Это TDA3664 — банальный линейный стабилизатор напряжения 5В. Но, якобы, специальный — для автомобильного применения.
При подаче питания на ЭБУ, на первой ноге 3664 появляется 12В, вторая нога и спина сидят на земле. А вот на 3й ноге полная тишина — 0В. Значит стабилизатор нас покинул.
Заменить его на первый попавшийся под руку LD1117S50CTR не получилось — разная распиновка.
Примастырил рядом лежащий 78L05 в корпусе ТО-92. Для дальнейшей проверки пойдет.

Светодиод "Check Engine" после замены этого стабилизатора загорелся в полную силу.
Но диагностика все так же послала меня подальше…

Поднял свою жопу и пошел в гараж — подключил адаптер к Lacetti — адаптер полностью рабочий…
Вернулся к столу, подключил адаптер к ноутбуку, подал на адаптер 12В питания, но к-линию к январю не подключил — адаптер прошел проверку… Подключаю к-линию января — адаптер не отвечает…

Ясно. Меняем драйвер К-линии — L9637D.
И вот оно — январь отозвался диагностике:

От перепадов напряжения не застрахована ни одна электросеть, есть множество причин вызывающих это явление, начиная от перегрузки и заканчивая перекосом фаз. Такие броски способны вывести из строя бытовую технику, поэтому практически все современные электронные устройства имеют защиту. Если после очередного перепада в БП какого-нибудь прибора сгорел предохранитель, произведя его замену, не спешите включать технику. На всякий случай проверьте варистор на исправность тестером или мультиметром.

Прежде, чем перейти к тестированию, рекомендуем ознакомиться с кратким описанием варистора, особенностями его работы и характеристиками. Эта информация может быть полезной при поиске аналога, взамен вышедшего из строя элемента.

Внешний вид варисторов

Характеристики

Варистор представляет собой полупроводниковый резистор с нелинейной вольт-амперной характеристикой, ее график показан на рисунке 2.

Рис. 2. Типичные вольт-амперные характеристики: А – варистора, В – обычного резистора

Как видно из графика, когда напряжение на полупроводнике достигает порогового значения, резко увеличивается сила тока, что вызвано понижением сопротивления. Эта характеристика позволяет использовать варистор в качестве защиты от кратковременных скачков напряжения.

Принцип действия, обозначение на схеме, варианты применения

Внешне варистор очень похож на конденсатор, но его внутреннее устройство, как видно из рисунка 3, совершенное иное.

Рисунок 3. Конструкция варистора (1) и его обозначение на схемах (2)

Обозначения:

А – два металлических электрода в форме диска;
В – вкрапления оксида цинка (размер кристаллов не соблюден);
С – оболочка полупроводника, сделанная на основе синтетических отвердителей (эпоксидов);
D – керамический изолятор;
Е – выводы.

Помимо конструкции, на рисунке 3 показано обозначение элемента на принципиальных схемах (2).

Содержание оксида цинка в керамическом изоляционном слое определяет порог срабатывания варистора, как только напряжение станет выше допустимого, сопротивление резко снижается и проходящий через полупроводник ток увеличивается. Вырабатывающаяся в результате этого процесса тепловая энергия рассеивается в воздухе.

Такой принцип действия позволяет не допустить выход из строя электронных устройств при краткосрочном перепаде напряжения. Длительный импульс вызовет перегрев и разрушение варистора, но на этот процесс требуется время. Хоть оно исчисляется долями секунды, в большинстве случаев, этого достаточно для срабатывания плавкого предохранителя.

Именно поэтому после замены предохранителя необходимо проверять варистор (внешний осмотр и тестирование мультиметром). В противном случае, следующий перепад напряжения, с большой долей вероятности, приведет к разрушению компонентов электронного устройства.

Пример реализации защиты

На рисунке 4 показан фрагмент принципиальной схемы БП компьютера, на котором наглядно показано типовое подключение варистора (выделено красным).

Рисунок 4. Варистор в блоке питания АТХ

Судя по рисунку, в схеме используется элемент TVR 10471К, используем его в качестве примера расшифровки маркировки:

первые три буквы обозначают тип, в нашем случае это серия TVR;
последующие две цифры указывают диаметр корпуса в миллиметрах, соответственно, у нашей детали диаметр 10 мм;
далее идут три цифры, которые указывают действующее напряжение для данного элемента. Расшифровывается следующим образом: XXY = XX*10 y , в нашем случае это 47*10 1 , то есть 470 вольт;
последняя буква указывает класс точности, «К» соответствует 10%.

Можно встретить и более простую маркировку, например, К275, в этом случае К – это класс точности (10%), последующие три цифры обозначают величину действующего напряжения, то есть, 275 вольт.

Теперь, когда мы разобрались с основами, можно перейти к проверке варистора

Определяем работоспособность элемента (пошаговая инструкция)

Для данной операции нам потребуются следующие инструменты:

Отвертка (как правило, крестовая). Чтобы добраться до платы блока питания, потребуется разобрать корпус электронного устройства, тут без отвертки не обойтись.
Щетка, для очистки печатной платы. Как показывает практика, в БП накапливается много пыли. Особенно это характерно для устройств с принудительным охлаждением, типичный пример, – блок питания компьютера.
Паяльник. В силовой части БП на плате большие дорожки и нет мелких элементов, поэтому допустимо использовать устройства мощностью до 75 Вт.
Канифоль и припой.
Мультиметр или другой прибор, позволяющий измерить сопротивление.

Когда все инструменты готовы, можно приступать к процедуре. Действуем по следующему алгоритму:

Разбираем корпус устройства. В данном случае дать детальную инструкцию как это сделать затруднительно, поскольку конструкции приборов существенно отличаются друг от друга. Эту информацию можно найти в инструкции к оборудованию или на сайте производителя, также поможет поиск на тематических форумах и блогах.
Добравшись до печатной платы БП, следует очистить ее от пыли. Делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить радиодетали. Бывали случаи, когда от чрезмерного усилия, в процессе чистки, щетка повреждала транзистор, тиристор или другой компанент.
Когда пыль удалена, находим варистор, он имеет характерный вид, поэтому спутать его можно разве что с конденсатором, но последний отличается маркировкой.
Варистор в силовой части БП
Найдя элемент, тщательно осматриваем его на предмет повреждений. Это могут быть трещины, сколы и другие нарушения целостности корпуса. В большинстве случаев, определить неисправность можно на этом этапе. При обнаружении повреждений элемент выпаиваем и меняем на такой же или аналог. Подобрать его можно самостоятельно (расшифровка маркировки приводилась выше) или посоветовавшись с продавцом радиодеталей.
Варистор со следами повреждений
Если визуальный осмотр не дал результатов, следует проверить варистор мультиметром, для этого выпаиваем деталь.
Для проведения измерения подключаем щупы к мультиметру (на рисунке 7 гнезда показаны зеленым цветом) и переводим его в режим измерения максимального сопротивления (красный круг на рис. 7). Если у вас мультиметр другого типа, воспользуйтесь инструкцией к прибору.
Рисунок 7. Установка режима отмечена красным, гнезда для щупов – зеленым
Касаемся щупами выводов и измеряем сопротивление варистора. Оно должно быть бесконечно большим. Иное значение указывает на неисправность варистора, следовательно, его необходимо заменить.

Важный момент! Прежде, чем измерить сопротивление, убедитесь, что пальцы не касаются стальных наконечников щупов, в этом случае прибор покажет сопротивление кожного покрова.

Произведя замену (если в этом есть необходимость), собираем устройство.

Комментарии и отзывы (9)

Юный радиолюбитель

Добрый день. Варистор Tvr20391 показывает сопротивление 2,3 на 2000к, можно говорить, что он рабочий?

Мозгоед

Владимир

То же самое и со светодиодом . только необходимо принять меры для ограничения тока проходящего через светодиод.

никто

тоже думал что статья о нормальном измерении варистора, если он сгорел, что, сопротивление будет ноль?

Макаров Дмитрий (Эксперт)

Да, вы абсолютно правы, неисправность любого варистора действительно может рассматриваться в двух аспектах:

Пробое полупроводникового слоя, при котором возникает проводящий канал, сводящий на нет нелинейную характеристику p-n перехода. При этом варистор будет выполнять роль обычного проводника и его сопротивление станет достаточно малым.
Перегорании одного из элементов варистора, когда возникает разрыв и протекание тока невозможно. При этом сопротивление прибора будет стремиться к бесконечности или представлять собой очень большую величину, как и у исправной детали.

Второй вариант достаточно редкое явление для полупроводниковых приборов, так как кристалл, в отличии от металла, обладает нелинейными характеристиками и его диэлектрическая часть легко пробивается. Это означает, что пока те же провода в ножках постепенно нагреваются с нарастанием тока, кристалл уже разрушается.

В статье рассмотрен вариант проверки на целостность от пробоя полупроводникового кристалла. Этот способ рабочий, но действительно не дает возможности убедиться в целостности лапки. На практике это не так уж и важно, так как при выпаивании варистора вы легко заметите отсутствие контакта в наружной части проводника из-за его перегорания, а если таковое произошло внутри варистора, то здесь будет целесообразным измерить емкость или произвести замеры при срабатывании прибора.

И в том, и в другом случае вам придется обзавестись заводскими характеристиками конкретного устройства. Конструктивно варистор представляет собой две пластины, между которыми расположен полупроводник. Поэтому у них есть определенная емкость, какая именно, необходимо определять по паспортным данным.

При измерении емкости вам необходимо выставить мультиметр в режим измерения емкости, отталкиваясь от переделов указанных в паспорте варистора. Если измеренная емкость примерно соответствует заводским характеристикам, прибор можно считать исправным. Следует отметить, что со временем параметры варистора могут изменяться, считается нормальным отклонение от паспортного значения не более чем на 10%.

Для испытания опытным путем варистор подключают параллельно к светодиоду и последовательно к предохранителю. К выводам варистора подключается мультиметр для контроля уровня подаваемого напряжения. Напряжение подают плавно при помощи автотрансформатора или реостата.

Посмотрите на рисунок, здесь показаны: 1 – светодиод, 2 – варистор, 3 – предохранитель. При исправном варисторе, после подачи напряжения и плавном его наращивании автотрансформатором до уровня открытия варистора, светодиод будет гореть. При приближении к уровню открытия варистора стоит снизить скорость повышения напряжения, чтобы не возник слишком большой скачок тока. После достижения напряжения открытия светодиод погаснет, так как ток потечет через варистор, а предохранитель перегорит.

Следует отметить, что предохранитель для этого метода подбирается значительно меньшей величины тока, чем протекаемый через варистор при напряжении открытия.

Его предварительно подбирают по паспортным данным варистора. Не забывайте, что со временем, характеристики варистора могли измениться, поэтому сработать он может раньше или позже.

Александр

Варистор является разновидностью полупроводникового резистора с функцией предохранителя защищаемой цепи. Принцип работы варистора основан на резком и быстром уменьшении его электрического сопротивления при повышении напряжения на контактах. Отсюда следует параллельный способ подключения прибора к тому участку схемы, который необходимо шунтировать.

В штатном режиме варистор бездействует – он необходим при пиковых всплесках напряжения, которое может вывести из строя защищаемую схему. Рост разницы потенциалов приводит к протеканию тока через варистор, избыточная энергия выделяется прибором в тепловом виде. Внешне типичный варистор выглядит как таблетка с двумя усиками-выводами и похож на конденсатор, отличаясь от него по нанесенной маркировке.

Основные параметры и маркировка варисторов

Данный тип полупроводниковых приборов выпускается в двух разновидностях. Низковольтные варисторы срабатывают на напряжение в диапазоне от 3 до 200 Вольт, они применяются в бытовой аппаратуре. Высоковольтные способны реагировать на напряжение до 20 000 Вольт и используются в промышленности.

По маркировке прибора можно понять не только его назначение (и отличить от конденсатора), но и получить представление об основных характеристиках.

Например, варистор с надписью 20d421k имеет диаметр 20 миллиметров, пороговое напряжение открытия в 420 Вольт, а буква k обозначает допустимое отклонение данного напряжения, равное 10 %. То есть этот прибор может сработать уже при подаче 378 Вольт на его контакты (420 – 42).

На электрических схемах варистор обозначается аббревиатурой znrX, где X – количество приборов на данном участке схемы.

Проверка варистора – осмотр, омметр и мультиметр

При срабатывании данного полупроводникового прибора происходит значительное выделение тепла и варистор может сгореть. Это происходит при большом значении пикового напряжения, при его длительной подаче либо при сочетании обоих факторов.

Способов проверки варистора на дальнейшую работоспособность существует несколько:

Внешний осмотр. Его не стоит отвергать, так как многие современные схемы плотно упакованы, и нарушение целостности внешней оболочки прибора легко не заметить. Любые трещины, вспучивания или потемнения на корпусе варистора сигнализируют о его выходе из строя.
Прозвон с помощью мультиметра. Достоверно проверить варистор на исправность мультиметром прямо на плате невозможно — придется выпаивать как минимум один контакт. Важно провести измерение в обоих направлениях, поменяв щупы местами друг с другом. Селектор режимов мультиметра необходимо установить на ячейку «проверка диодов», обычно рядом с ней нарисован символ диода и значок акустической индикации. Целый варистор не прозванивается ввиду своего значительного сопротивления.
Измерение омметром либо мегаомметром. Следует установить омметр на максимальное значение, в большинстве бытовых приборов таковым является 2 МегаОма. На шкале они могут быт обозначены как 2000К или 2M. В теории измеренное сопротивление должно быть бесконечным, на практике омметр может показать значение сопротивления исправного варистора в 1,5…2 МегаОма. Если прозванивать варистор мегаомметром, важно установить правильное значение напряжения на его выводах. В мощных измерительных приборах оно может быть выше, чем пороговое напряжение открытия варистора. Проще говоря, полупроводниковый предохранитель можно сжечь в процессе проверки.

На практике использование мультиметра для диагностики исправности варисторов встречается не столь часто, так как в большинстве случаев достаточно внешнего осмотра. При замене сгоревшего предохранителя следует обратить внимание на технические характеристики его предшественника, иначе новый варистор выйдет из строя значительно быстрее либо не выполнит свою шунтирующую функцию и допустит повреждение целого электронного блока.

Была ли статья полезна?

Другие материалы по теме

Характеристики

Рис. 2. Типичные вольт-амперные характеристики: А – варистора, В – обычного резистора

Принцип действия, обозначение на схеме, варианты применения

Рисунок 3. Конструкция варистора (1) и его обозначение на схемах (2)

Помимо конструкции, на рисунке 3 показано обозначение элемента на принципиальных схемах (2).

Пример реализации защиты

Рисунок 4. Варистор в блоке питания АТХ

Теперь, когда мы разобрались с основами, можно перейти к проверке варистора

Определяем работоспособность элемента (пошаговая инструкция)

Для данной операции нам потребуются следующие инструменты:

Когда все инструменты готовы, можно приступать к процедуре. Действуем по следующему алгоритму:

Варистор в силовой части БП

Варистор со следами повреждений

Рисунок 7. Установка режима отмечена красным, гнезда для щупов – зеленым

Как проверить варистор с помощью мультиметра?

Проверка варистора с помощью тестера или мультиметра – это полезный навык для радиолюбителей и людей, которые сами с руками и любят заняться ремонтом сломанной техники самостоятельно. Речь об этом пойдет в данной статье. Для чего предназначен варистор и что он делает, достаточно подробно расписано в данной статье – статья о варисторе.

Но немного вспомним: варистор предназначен для защиты переменных либо постоянных цепей от перенапряжения. Он стоит параллельно защищаемой цепи и в обычном состоянии имеет высокое сопротивление. При достижении порогового напряжения, которое зависит от марки варистора, у него понижается сопротивление с очень большого, до очень маленького. Варистор поглощает это перенапряжение и рассеивает его в атмосфере в виде тепла. Тем самым он удаляет из схемы излишек энергии, тем самым защищает цепь от выхода из строя.

Теперь приступим к проверке. Перед тем как использовать тестер осмотрите внимательно радиоэлемент. Возможно на нем будут следы подгорания, сколы или он вовсе разломался. Внимательный осмотр избавит вас от лишнего труда, хоть проверка с помощью прибора не занимает много усилий, но все же. Так же варистор может терять свои свойства в течении времени, от внешних условий и в процессе старения – на это тоже стоит обратить внимание.

Проверка по сопротивлению

Перед проверкой нам нужно выпаять один из выводов варистора, делает это для того, чтобы предотвратить утечку тока по другим элементам цепи, что сделает наши измерения не верными, а результат будет ложным.

Теперь переключим наш мультиметр в режим измерения сопротивления на максимальное значение и измерим сопротивление варистора. Если тестер показывает единицу, либо очень высокое сопротивление(МоМы) – то варистор исправен. Но если там низкое сопротивление, то такой радиоэлемент использовать не стоит, иначе в аварийном режиме может сгореть вся схема.

Проверка по ёмкости

Если ваш прибор обладает такой функций как проверка емкости, то вы можете попробовать второй метод проверки исправности варистора, но для этого нужно иметь справочник. У каждого варистора есть своя емкость. Смотрим указанную для вашей модели и сравниваем справочное значение в реальным. Если емкость примерно такая (не стоит забывать о отклонениях), как указана в описании, то варистор тоже исправен.

Заключение

Мы разобрали два варианта как прозвонить варистор с помощью тестера. Кроме мультиметра можно использовать приборы для измерения сопротивления или емкости. Как видно, ничего сложного в этом нет.

Как правильно проверить варистор мультиметром — пошаговая инструкция

Главные свойства

В общем виде речь идет о своеобразном шунте, замыкающем на себе энергию, которая в избытке образуется при повышенном напряжении. Материал изготовления обычно служит оксид цинка или распространенный вариант с карбидом кремния. Для последнего характерны более низкая нелинейность характеристик.

Элементы низковольтного типа функционируют в таком диапазоне – 2-200 В. А вот высоковольтные аналоги применяются при параметрах напряжения до 20 000 В.

Несмотря на внешнюю схожесть по своей внутренней конструкции варистор кардинально отличается от конденсатора.

На схеме обозначены следующие компоненты:

Под цифрой 2 показано схематическое изображение варистора.

Порог срабатывания элемента напрямую зависит от содержания в его изоляционном керамическом слое оксида цинка. Параметры сопротивления при переходе напряжения за допустимый порог мгновенно снижаются. При этом показатели тока повышаются. Образующуюся в этот период тепловая энергия рассеивается в окружающем воздухе.

Краткосрочные скачки напряжения благодаря такому принципу действия не станут причиной выхода из строя бытовой техники. При значительном по времени импульсе возможно перегревание с последующим разрушением варистора. За несколько долей секунды в большинстве случаев успевает сработать предохранитель из плавкого материала.

Изложенная информация подтверждает необходимость, после каждой замены предохранителя, выполнять визуальный осмотр и тестирование с помощью мультиметра находящегося в составе схемы варистора. Небольшие дефекты в элементе при последующей эксплуатации приводят к поломке электронного устройства.

Принцип действия варистора

Пример срабатывания защиты

Часть схемы БП компьютера с типовым использованием варистора показана на следующем рисунке.

Как вариант расшифровки имеющейся маркировки берем обозначенный элемент TVR 10471К:

Теперь можно переходить к изучению процедуры тестирования.

Изоляция в каждой электроустановке должна находиться в соответствии в ее номинальным напряжением. Как правило, ко всем установкам прикладывается рабочее напряжение, несколько отличающееся от номинального. В таких случаях надежность работы может гарантироваться только тогда, когда эта разница не выходит за определенные установленные рамки максимального значения рабочего напряжения.

Во многих случаях, электрооборудование выходит из строя, когда в сети появляются импульсы напряжения. Они проявляются в виде резкого изменения напряжения в какой-либо точке, после чего, оно восстанавливается до первоначального уровня. Такие скачки происходят за очень короткий промежуток времени. Импульсы, появляющиеся в электросетях, могут быть грозовыми или коммутационными. Этим и объясняется необходимость надежной защиты всех электрических устройств.

Маркировка варисторов

Как проверить варистор мультиметром

Существует подробная инструкция по диагностике работоспособности, расписанная до мельчайших деталей. В первую очередь ознакомимся с перечнем инструментов:

Алгоритм тестирования включает такие операции:

Завершающий этап – после замены неисправной детали происходит сборка устройства.

При четком соблюдении всех пунктов инструкции по тестированию вы сумеете сберечь дорогостоящие электронные приборы от поломок и не понесете непредвиденных финансовых расходов.

Как же найти на плате варистор?

По схеме приведённой выше, видно что этот элемент находится рядом с предохранителем в месте прихода на плату проводов питания. Обычно это диск жёлтого или тёмно-зелёного цвета.

На фото варистор указан красной стрелкой. Можно было подумать что варистор это синяя деталь, покрытая чёрной копотью, но на увеличении видно трещины на корпусе варистора, от которого покрылись нагаром расположенные рядом детали.Хорошо это видно и с обратной стороны, где написаны условные обозначения. Даже если их не будет, распознать варистор можно, зная что он подсоединён параллельно нагрузке или по маркировке на его корпусе.

VA1- это варистор, а синяя деталь рядом это конденсатор-С70.

Не путайте их, по форме они одинаковые, так что ориентируйтесь на маркировку и условные обозначения на плате.

Но для этих целей вполне подойдёт пинцет или обычные плоскогубцы-нужно захватить ножку детали и вытянуть когда припой расплавится.Если у вас плохо плавится припой, то скорее всего он на плате высокотемпературный-так называемый бессвинцовый (может заметили на моей плате надпись PbF — плюмбум фри). В этом случае нужно или увеличить температуру жала паяльника или же капнуть сверху другого более низкотемпературного, место пайки расплавится и можно будет удалить деталь. После этого вставляем новый варистор и припаиваем его.

Для пайки очень удобно пользоваться припоем в виде проволоки у которого внутри уже есть флюс.

Ещё обратите внимание, что большинство плат — двусторонние, поэтому припаивать ножки детали нужно с обеих сторон платы, так как нередко бывает что ножка детали выполняет роль перемычки между дорожками с разных сторон платы.

После замены варистора остаётся только поставить новый предохранитель и установить плату на место.

Обычно в платах кондиционера стоят варисторы на напряжение 470 В, и предохранители номиналом от 0.5 А до 5 А. Поэтому рекомендую всегда иметь при себе небольшой запас этих деталей.

Для тех кому требуется отремонтировать плату, путём замены варистора, помогут наши сервисные специалисты, цены смотрите здесь.

Варистор – это своеобразный полупроводниковый резистор, имеющий нелинейную вольтамперную характеристику. То есть, пока электрическое напряжение на его контактах не достигло какого-то порогового значения, он не будет пропускать ток (вернее будет, но пренебрежительно малый по сравнению с токами, протекающими в схеме, где он установлен). В случае превышения этого уровня, варистор откроется (его сопротивление с нескольких миллионов Ом упадет до единиц и долей Ом).

Свойства

Так как при переключении варистора не возникает других сопутствующих токов, то его используют как устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Он выступает в роли шунта, замыкая на себя всю избыточную энергию от напряжения, превышающего пороговое. Изготавливают варисторы из карбида кремния или оксида цинка. Нелинейность характеристик последнего выше.

Низковольтные варисторы работают в диапазоне от 3 до 200 В, а высоковольтные могут использоваться при напряжениях до 20000 В.

При превышении пороговых напряжений через варистор протекают токи в тысячи и десятки тысяч ампер, но благодаря маленькой длительности импульса (от нескольких наносекунд до десятков микросекунд) выделяемая тепловая энергия успевает рассеяться и прибор остается в рабочем состоянии.

В силовых устройствах последовательно с ним идет предохранитель. Импульсное напряжение поглощает варистор, а при длительном перенапряжении перегорает предохранитель.

Принцип действия варисторов

В обычном состоянии варистор имеет очень большое сопротивление (по разным источникам от сотен миллионов Ом до миллиардов Ом). Он почти не пропускает через себя ток. Стоит напряжению превысить допустимое значение, как прибор теряет свое сопротивление в тысячи, а то и в миллионы раз. После нормализации напряжения его сопротивление восстанавливается.

Если варистор подключить параллельно электроприбору, то при скачке напряжения вся нагрузка придется на него, а приборы останутся в безопасности.

Принцип работы варистора, если объяснять на пальцах, сводится к следующему. При скачке в электрической сети он выполняет роль клапана, пропуская через себя электрический ток в таком объеме, чтобы снизить потенциал до необходимого уровня. После того как напряжение стабилизируется этот «клапан» закрывается и наша электросхема продолжает работать в штатном расписании. В этом и состоит назначение варистора.

Проверка функционирования

При неисправности устройств в первую очередь определяется состояние цепей питания, при этом возникает задача, как проверить варистор. Вначале делается внешний осмотр.

Проверяется наличие нагара, почернения или механических повреждений. Если что-либо из этого присутствует – варистор нужно заменить. В противном случае выпаять хоть один вывод.

Без выпаивания контактов измерить сопротивление варистора не получится, так как он соединен параллельно со всей схемой устройства или каким-нибудь его модулем. Поэтому вместо определения сопротивления варистора будет измеряться, в лучшем случае, общее сопротивление всего устройства.

Для выпаивания вывода необходим паяльник, оловоотсос, круглогубцы. Паяльником прогревается площадка вокруг вывода. Оловоотсосом откачивается расплавленный припой. Круглогубцами вынимается вывод варистора из платы.

Затем начинается непосредственная проверка варистора мультиметром или омметром. Переключатель режимов работы устанавливается в положение «измерение сопротивления». Выбирается самая большая шкала измерений (200МОм).

Щупы присоединяются к выводам варистора. Измеряется сопротивление. Затем щупы меняют местами и фиксируют второе значение измеренного сопротивления.

Мультиметр должен показывать значения в десятки МОм. Если хоть в одном замере мультиметр покажет значения отличные от МОм, значит, варистор неисправен и его нужно заменить.

В некоторых устройствах последовательно с варистором стоит предохранитель. Тогда достаточно вынуть его и получим вариант с одним свободным контактом. Выпаивать ничего не нужно.

Дальше следует использовать мультиметр, а как проверяется варистор и проводятся измерения, было описано выше.

Как проверить варистор мультиметром

Необходимая для разборки корпуса крестовая отвертка. Без нее не получится проникнуть к плате питания.
Очистка производится щеткой. Скопление пыли в этом месте происходит достаточно быстро, что особенно характерно для устройств с компонентами охлаждения.
Паяльник с мощностью до 75 Вт – для работы с силовой частью блока питания.
Припой и канифоль.
Необходимый для замера напряжения мультиметр.

Алгоритм тестирования включает такие операции:

Завершающий этап – после замены неисправной детали происходит сборка устройства.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Как слить конденсат с бытового газового баллона пошаговый инструктаж

Применение реостата

С течением времени параметры варистора меняются. Его порог срабатывания может сместиться, что приведет к выходу из строя всего прибора.

Для проверки действительного порогового напряжения, дополнительно к мультиметру, потребуется ЛАТР или реостат, включённый по схеме потенциометра, предохранитель в стеклянном или керамическом корпусе на 0,5-1 Ампер.

Для этого собирается схема, в которой к реостату подается электрический потенциал превышающий напряжение срабатывания варистора. К среднему подвижному контакту реостата подключается один вывод варистора, а ко второму предохранитель. Другой контакт предохранителя соединяется с одним из крайних контактов реостата.

Мультиметр подключается параллельно к варистору и переводится в режим вольтметра. Переключателем выбирается шкала, покрывающая значение входного напряжения собранной схемы.

Затем с помощью подвижного контакта реостата плавно изменяется напряжение от нуля и до срабатывания варистора. Это определяется по вольтметру. Сначала показания мультиметра будут расти, а потом сбросятся до нуля.

Последнее максимальное ненулевое значение и будет пороговым напряжением.

Предохранитель стоит для защиты варистора. При длительном прохождении тока силой в 1 Ампер варистор может даже взорваться от перегрева, хотя в коротком импульсе выдерживает токи в тысячи ампер.

Все повторяется после перемены полюсов питающего напряжения и замены предохранителя. Если показания мультиметра находятся в пределах, требуемых для нормальной работы схемы, то варистор работоспособен, иначе его нужно заменить. При использовании переменного тока переполюсовка контактов не требуется.

Назначение и характеристики

Варистор — это электронный прибор, имеющий два контакта и обладающий нелинейно-симметричной вольт-амперной характеристикой. Термин «варистор» произошёл от латинских слов variable — «изменяемый» и resisto — «резистор». По своей сути он является полупроводниковым резистором, способным изменять своё сопротивление в зависимости от приложенного к его выводам напряжения.

Изготавливаются такого типа резисторы путём спекания при высокой температуре полупроводника и связующего материала. В качестве полупроводника используется карбид кремния, находящийся в порошкообразном состоянии, или оксид цинка, а связующего вещества — стекло, лак, смола. Полученный после спекания элемент подвергается металлизации с дальнейшим формированием выводов. По своей конструкции приборы выполняются в форме, похожей на диск, таблетку, цилиндр, или плёночного вида.

Обладая свойством резко уменьшать своё сопротивление при возникновении на его выводах определённого напряжения, варистор применяется в электронных схемах в качестве защитного элемента. При возникновении броска напряжения определённой величины полупроводниковый прибор мгновенно снижает своё внутреннее сопротивление до десятков Ом, тем самым практически закорачивая цепь, не давая импульсу повредить остальные элементы схемы. Поэтому важным параметром варистора является значение напряжения, при котором наступает пробой устройства.

Принцип работы элемента подразумевает его включение параллельно цепи питания. После его срабатывания и уменьшения напряжения на входе он самовосстанавливается до первоначального значения. Из-за малой инерционности это происходит мгновенно.

Основные параметры

Перед тем как проверить варистор на исправность, необходимо понимать не только принцип его действия, но и знать, какими характеристиками он обладает. Как и любой электронный элемент, варистор имеет ряд характеристик, которые позволяют его использовать в различных схемах. Основным параметром является вольт-амперная характеристика (ВАХ). Она наглядно показывает, как меняется ток при той или иной величине напряжения. Изучая ВАХ, можно увидеть что варистор, обладая симметрично-двунаправленной характеристикой, работает как в прямой, так и обратной зоне синусоиды, напоминая стабилитрон.

Кроме ВАХ, при исследовании варистора отмечаются следующие характеристики:

Um — наибольшее допустимое рабочее напряжение для тока переменной или постоянной величины.
P — мощность, которую может рассеять на себе элемент без ухудшения своих параметров.
W — допустимая энергия в джоулях, которую может поглотить радиоэлемент при воздействии одиночного импульса.
Ipp — наибольшее значение импульсного тока, для которого определена форма импульса.
Co — ёмкость, значение которой измеряется у варистора в нормальном состоянии.

Но на практике особое внимание уделяется в основном параметру Um. Эта характеристика показывает уровень напряжения, при котором происходит пробой элемента и начинает течь ток.

Виды устройств

Разнообразие встречаемых видов варисторов обусловлено тем, что производители стремятся в первую очередь повысить их быстродействие. Поэтому и используются SMD технологии безвыводного монтажа, что позволяет добиваться малого времени срабатывания при скачке входного напряжения. Типовое время срабатывания элементов с выводами находится в пределе 15−25 наносекунд, а SMD — 0,5 наносекунд.

Существует класс низковольтных варисторов и высоковольтных. Первые выпускаются с рабочим напряжением до двухсот вольт и силой тока до одного ампера. Вторые же имеют рабочее напряжение до двадцати киловольт. Маломощные элементы используются в качестве защиты от скачка напряжения, возникающего в бытовой сети, а мощные применяются на трансформаторных подстанциях и в системах защиты от грозы.

Маркировка элементов

Независимо от производителя существует стандарт маркировки варисторов. На сам элемент принято наносить цифробуквенный код, в котором зашифровываются основные параметры. Например, для дискового типа это обозначение выглядит как S6K210, где:

S — материал, из которого изготовлен варистор;
6 — диаметр корпуса элемента, указывается в миллиметрах;
K — величина допуска отклонения;
210 — значение рабочего напряжения, выраженное в вольтах.

Для планарного типа используется такая же маркировка, только первыми буквами ставится CN, обозначающая тип изделия.

На схемах радиоэлемент графически обозначается как перечёркнутый прямоугольник. На перечёркивающей палочке делается полочка, над которой ставится буква U. Подписывается на схемах элемент латинскими буквами RU.

Применение в аналоговой технике

Если варистор в схеме используется как аналоговый вычислитель, то одним измерением сопротивления с перекидыванием измерительных щупов с одного контакта на другой не ограничитесь.

Применение варистора в аналоговой вычислительной машине для возведения в степень, извлечения корней и других математических действий требует определенной точности в настройке параметров. В этом случае потребуется построение вольтамперной характеристики, для проверки правильности вычислений.

Как и в предыдущем случае потребуется реостат, предохранитель и два мультиметра. Сначала по первой схеме варистор проверяется на исправность.

Затем второй мультиметр подключается последовательно к варистору в режиме миллиамперметра. Теперь с помощью реостата напряжение на варисторе изменяется от 0 до значения, не достигающее пороговое.

Показания мультиметров записываются с таким шагом изменения напряжения, чтобы можно было по ним нарисовать качественную вольамперную характеристику. В зависимости от получившейся параболы будут добавлены другие нелинейные элементы, чтобы скорректировать ее либо заменен варистор.

Принцип действия, обозначение на схеме, варианты применения

Рисунок 3. Конструкция варистора (1) и его обозначение на схемах (2)

Обозначения:

Помимо конструкции, на рисунке 3 показано обозначение элемента на принципиальных схемах (2).

Читайте также: