Bourns, Inc. telah menuntut salah satu kejayaan yang paling ketara dalam reka bentuk peranti logam oksida varistor (MOV) dalam beberapa dekad. Pelindung IsoMOV baru, atau komponen perlindungan hibrid, mengintegrasikan fungsi tabung pelepasan gas (GDT) terus ke dalam MOV itu sendiri, memberikan penilaian lonjakan yang lebih tinggi dalam pakej yang lebih kecil, bersama dengan peningkatan kekasaran. Dengan mengintegrasikan GDT, ia juga menyelesaikan masalah penurunan MOV yang disebabkan oleh arus kebocoran dan memanjangkan jangka hayat operasi MOV.
Pelindung IsoMOV mempunyai kapasitansi yang lebih rendah, kebocoran yang sangat rendah, dan ketumpatan pengendalian tenaga yang tinggi. AC voltan peringkat berkisar antara 175 V hingga 555 V. Terdapat dalam tiga model - IsoM3, IsoM5, dan IsoM8, peringkat lonjakan nominal masing-masing adalah 3 kA, 5 kA, dan 8 kA. Peranti boleh didapati dalam pakej MOV cakera radial yang biasa dengan diameter yang lebih kecil dan sedikit lebih tebal. Julat suhu operasi ialah -40 ° C hingga 125 ° C.
Julat suhu lanjutan keluarga IsoMOV dan kebocoran rendah menjadikannya sangat sesuai untuk perindustrian, komunikasi talian kuasa, maklumat berkelajuan tinggi dan komunikasi teknologi (ICT), serta rangkaian persekitaran yang keras atau aplikasi jauh di mana pembaikan boleh mencabar secara fizikal dan mahal untuk dilakukan, kata Bourns.
Pelindung Bourns IsoMOV (Sumber: Bourns Inc.)
"Seperti yang kita lihat litar yang lebih canggih dan saiz komponen yang berkurang menyatu, litar perlindungan harus memenuhi tren itu, jadi kita perlu terus-menerus merancang peranti yang lebih kecil dan lebih kecil yang tidak mengorbankan atau menjejaskan tahap perlindungan yang diperlukan oleh pereka dan, akhirnya, yang diharapkan pengguna akhir dari perlindungan litar, ”kata Lee Bourns, pengarah pemasaran untuk perlindungan litar di Bourns.
Pada masa yang sama, reka bentuk ini menjadi semakin rentan terhadap kerosakan sementara akibat lonjakan kilat dan voltan dan itu bahkan lebih kompleks kerana komponen individu dalam litar menjadi semakin kecil dan mungkin tidak dapat menangani seberapa banyak tenaga atau menangani ancaman sementara begitu juga dengan peranti bersaiz lebih besar, katanya.
MOV terus digunakan untuk perlindungan tegangan berlebihan dan sering digunakan bersama-sama dengan GDT untuk memperpanjang umur MOV, kata Bourns. "Tetapi mereka tidak selalu memenuhi syarat untuk ruang papan yang padat dan ukuran tapak yang lebih kecil."
Ini bukan komponen yang sangat kecil seperti jenis alat perlindungan litar lain, yang boleh mempunyai 0402 atau 0201 atau ukuran tapak yang lebih kecil, tambahnya. GDT silinder tradisional berukuran 5 × 5 mm dan 8 × 6 mm, dan apabila digabungkan dengan MOV, mereka mengambil banyak ruang papan.
Dalam banyak kes, jurutera reka bentuk harus memilih antara komponen penjimatan ruang dengan prestasi lebih rendah atau peranti yang terlalu ditentukan untuk memenuhi syarat perlindungannya. "Dengan pelindung IsoMOV, para perancang kini dapat memperoleh tingkat perlindungan lonjakan yang tepat untuk aplikasi mereka tanpa harus membuat kompromi kinerja, ukuran, biaya, atau mendesain ulang," kata Bourns.
Di mana ia bermula
Pada tahun 2019, Bourns mengembangkan teknologi pelindung hibrid GMOV yang menggunakan FLAT GDT diskrit ditambah MOV diskrit yang disatukan secara mekanikal dalam satu pakej. Komponen perlindungan overvoltage hibrid IsoMOV baru membawa idea ini ke tahap seterusnya dengan menanamkan GDT secara langsung di antara dua cakera MOV.
GDT teknologi rata mengurangkan ukuran jejak GDT dengan ketara tetapi ia tidak cukup jauh untuk menyelesaikan semua keperluan reka bentuk litar yang berkembang, kata Bourns.
Syarikat ini telah mengusahakan teknologi pelindung hibrid selama beberapa tahun. Ia sebenarnya berkembang dari beberapa projek syarikat, termasuk satu untuk mengecilkan GDT, kata Kelly Casey, pengarah kejuruteraan Bourns untuk perlindungan litar. Tetapi idea di sebalik reka bentuk sebenarnya datang dari CEO syarikat Gordon Bourns, ketika mereka membincangkan GDT elektrod seramik.
Manfaat utama dari reka bentuk bersepadu adalah bahawa ia memberikan spesifikasi prestasi yang biasanya terdapat pada peranti MOV tradisional yang lebih besar. Ini membolehkan para pereka menyesuaikan prestasi perlindungan lonjakan dengan lebih baik dengan keperluan ruang mereka, dan membolehkan mereka meningkatkan perlindungan tegangan MOV mereka untuk memasukkan pengasingan GDT tanpa reka bentuk semula PCB.
Banyak pereka menentukan MOV yang dinilai pada voltan dan arus lonjakan yang jauh lebih tinggi untuk memastikan peranti tidak tertekan ke titik pemecahannya, sementara yang lain meletakkan GDT secara bersiri dengan MOV untuk menghilangkan arus kebocoran dan memanjangkan jangka hayat MOV, kata Casey.
"Ada banyak jurutera yang akan menentukan produk ini untuk memastikan tidak ada kegagalan," kata Casey. "Mereka akan membeli bahagian dengan voltan tinggi dan arus yang lebih tinggi daripada permintaan sebenar mereka."
Dengan IsoMOV, pereka mempunyai beberapa pilihan. Mereka boleh memilih bahagian yang lebih kecil atau tinggal dengan ukuran yang sama dan mendapatkan reka bentuk yang lebih mantap. Sebagai contoh, MOV 10 mm terbaik dalam kelas dinilai pada 2,000 amp (A), berbanding 3,000 A untuk IsoMOV 10 mm, yang sebenarnya setara dengan MOV 14 mm standard (lihat jadual di bawah).
Peringkat lonjakan IsoMOV berbanding MOV standard (Sumber: Bourns Inc.)
Di samping itu, dengan tata letak pin standard industri, pelindung IsoMOV menawarkan peningkatan prestasi dan kebolehpercayaan kepada MOV standard bersaiz sama dalam faktor bentuk penggantian pin-to-pin.
Rekaan
Dengan menggabungkan GDT dan MOV ke dalam satu paket, IsoMOV membolehkan GDT menyekat arus kebocoran melalui MOV yang boleh menyebabkan kegagalan pramatang, menjadikan MOV secara semula jadi lebih kuat tanpa menambahkan komponen tambahan ke dalam reka bentuk litar.
Terdapat rongga di antara dua cakera MOV di mana fungsi GDT diletakkan tanpa membuat jalan kebocoran. Cakera MOV mempunyai sisi cekung yang membentuk rongga dan di rongga adalah bahan kaca yang berfungsi untuk beberapa fungsi. Ini termasuk menyegel gas lengai di ruang GDT, menebat dua cakera MOV antara satu sama lain, membiarkan GDT melakukan tugasnya, dan menyediakan jalan kebocoran panjang antara elektrod GDT, yang memanjangkan hayat GDT.
Keratan rentas pelindung hibrid IsOMOV (Sumber: Bourns Inc.)
Di samping itu, peningkatan keupayaan lonjakan peranti IsoMOV dikaitkan dengan geometri EdgMOV yang unik. Ini meningkatkan prestasi MOV dengan membuang mod kegagalan utama, yang merupakan lubang bakar di pinggir metalisasi yang menyebabkan MOV menjadi pendek. Geometri EdgMOV menghilangkan mod kegagalan ini dengan menyalurkan arus dari tepi. Ia juga membolehkan pengagihan tenaga lonjakan yang lebih baik, yang melambatkan penuaan elemen MOV kerana lonjakan. Di samping itu, pengagihan tenaga yang lebih baik meningkatkan kapasiti lonjakan per unit kawasan.
Jadi bagaimana IsoMOV berfungsi? Apabila berlaku sementara, IsoMOV mengikat voltan sama seperti MOV tradisional, tetapi kerana GDT bertindak sebagai suis, MOV tidak perlu bertolak ansur dengan tekanan voltan yang berterusan di atasnya secara berterusan, kata Casey.
GDT adalah kunci utama untuk jangka panjang IsoMOV, katanya. “Sepanjang hidupnya, MOV hanya tersambung ke talian kuasa selama beberapa saat. GDT telah mengambil voltan itu sepanjang masa kecuali semasa kejadian kilat yang hanya berlangsung selama beberapa mikrodetik atau milisaat. "
"Salah satu masalah dengan MOV adalah mereka cenderung bocor dari masa ke masa. Mereka tidak menyukai suhu tinggi dan mereka tidak menyukai kelembapan yang tinggi; semua perkara itu mendorong arus kebocoran, ”kata Casey. "Dan apabila arus kebocoran mulai meningkat, ia mulai memanaskan peranti dan ketika peranti memanaskan, ia bocor lebih banyak lagi, sehingga berada dalam keadaan melarikan diri. Dengan GDT bersiri dengan MOV yang dihapuskan. "
Namun, ada denda yang harus dibayar ketika anda menggunakan peranti ini bersama-sama, yang merupakan masa untuk menghidupkan GDT, biasanya kurang dari 300 nanodetik, kata Casey, dan selama itu terdapat lonjakan voltan front-end. Dia menyatakan bahawa lonjakan voltan juga berlaku dengan penyelesaian GDT dan MOV diskrit, jadi ini bukan perkara baru bagi pereka yang menggunakan GDT dan MOV bersama. "Dalam sebilangan besar aplikasi, ia sama sekali tidak berdampak kerana durasinya sangat pendek."
Setelah peralihan sementara (atau lonjakan kilat) berakhir, IsoMOV kembali semula ke fungsi sedia sedia. "Dalam reka bentuk ini, MOV sedang dalam panggilan tetapi tidak berfungsi. Ia sedang menunggu GDT untuk membangunkannya semasa masa sementara, ”kata Casey.
Reka bentuk pelindung hibrid IsoMOV (Bourns Inc.)
Siri pelindung IsoMOV dikenali UL 1449 Type 5. IEC pada masa ini tidak mempunyai standard untuk mengenali IsoMOV, tetapi Bourns bekerjasama dengan badan standard untuk mengemukakan perubahan yang akan mengenali teknologi hibrid. Ia kemungkinan akan dimasukkan dalam IEC 37B, yang kini sedang dalam pembangunan, kata Casey.
Siri pelindung IsoMOV boleh didapati sekarang. Hanya satu peringatan mengenai penomboran bahagian. Nombor bahagian IsoMOV ditentukan oleh penilaian lonjakan, iaitu, IsoM3-xxx (3 kV), IsoM5-xxx (5 kV), dan IsoM8-xxx (8 kV), bukannya berdasarkan ukurannya.
"Kami tidak mahu pereka berfikir untuk membuat pembelian setara dengan ukuran, kami ingin mereka benar-benar mempertimbangkan kemampuan ukuran dan lonjakan, itulah sebabnya kami menghitungnya seperti yang kami lakukan." Klik di sini untuk lembaran data. Lebih banyak maklumat mengenai peranti perlindungan hibrid boleh didapati dalam rangkaian kertas putih.
mengenai Bourns