Varistor

Зависящий от напряжения резистор

Библиотека:
Simscape/Электрический/Пассивный

Описание

Блок Varistor представляет зависимый от напряжения резистор (VDR). Этот компонент также широко известен как варистор оксида металла (MOV). Блок проявляет высокое сопротивление при низких напряжениях и низкое сопротивление при высоких напряжениях.

Можно защитить части электрической цепи от высоковольтных скачков, поместив этот блок параллельно с ними. Когда происходит скачок, сопротивление варистора значительно падает, вызывая шунтирование тока через варистор, а не через схему.

Используйте параметр Parameterization, чтобы выбрать между двумя различными поведениями для этого блока. The Linear опция фокусируется на on - и off-состояниях варистора и использует линейную зависимость между током и напряжением в обеих областях. The Power-law опция использует экспоненциальную зависимость между током и напряжением в начальном включенном состоянии. Эта опция также добавляет третью, линейную область с более высокими напряжениями.

Линейная параметризация

Эта опция параметризации разделяет отношение напряжение-ток на две линейные области:

Вне области - сопротивление высоко и ток медленно увеличивается с увеличением напряжения.
On-region - сопротивление мало и ток быстро увеличивается с увеличением напряжения.

Этот рисунок показывает зависимость напряжение-ток в on - и off-областях.

Используйте линейную параметризацию в одном из следующих сценариев:

Вы моделируете скачки напряжения, близкие к пороговому напряжению
Вы ожидаете, что ваш варистор будет вести себя линейно во всех областях

Зависимость напряжение-ток для линейного варистора:

$i_{v a r i s t o r} = {\begin{matrix} \frac{v_{v a r i s t o r}}{R_{o f f}} & | v_{v a r i s t o r} | < v_{c l a m p} \\ \frac{v_{v a r i s t o r}}{R_{o n}} + c_{1} sgn (v_{v a r i s t o r}) & | v_{v a r i s t o r} | \geq v_{c l a m p} \end{matrix} .$

где:

_vvaristor и _ivaristor являются варисторным напряжением и током, соответственно.
_vclamp - пороговое напряжение, которое разделяет две области операции. Установите это значение с помощью параметра Clamping voltage.
_Ron и _Roff являются сопротивления в on - и off-областях. Установите эти значения с помощью On resistance и Off resistance, соответственно.
_c1 является константой, используемой для обеспечения непрерывности тока между двумя областями:

$c_{1} = v_{c l a m p} (\frac{1}{R_{o f f}} - \frac{1}{R_{o n}}) .$

Параметризация закона мощности

Эта опция параметризации разделяет отношение напряжение-ток на три области:

Область утечек - Сопротивление высоко и ток медленно увеличивается с увеличением напряжения.
Нормальная область - Сопротивление уменьшается экспоненциально с увеличением напряжения.
Область подъема - Сопротивление мало и ток быстро увеличивается с увеличением напряжения.

Этот рисунок показывает три области операции в логарифмической шкале.

Используйте параметризацию закона мощности в одном из следующих сценариев:

Вы моделируете скачки напряжения на большой области значений напряжений
Вы ожидаете, что ваш варистор будет вести себя экспоненциально в первой on-области

Зависимость напряжение-ток для варистора закона мощности:

$i_{v a r i s t o r} = {\begin{matrix} \frac{v_{v a r i s t o r}}{R_{L}} & | v_{v a r i s t o r} | < v_{L N} \\ k {(v_{v a r i s t o r})}^{α} + c_{1} & v_{L N} \leq | v_{v a r i s t o r} | \leq v_{N U} \\ \frac{v_{v a r i s t o r}}{R_{U}} + c_{2} & | v_{v a r i s t o r} | > v_{N U} \end{matrix}$

где:

_vvaristor и _ivaristor являются варисторным напряжением и током, соответственно.
α - экспонента закона мощности, которая определяет скорость увеличения тока с увеличением напряжения в нормальной области. Установите это значение с помощью параметра Normal-mode power-law exponent.
_vLN и _vNU являются пороговыми напряжениями, соответствующими утечкам, нормальным и нормальным переходным точкам. Установите эти значения с помощью параметров Leakage to normal voltage transition и Normal to upturn voltage transition, соответственно.
_RL и _RU являются сопротивления в областях утечек и подъемов. Установите эти значения с помощью параметров Leakage-mode resistance и Upturn-mode resistance, соответственно.
k, _c1 и _c2 являются константами, используемыми для обеспечения непрерывности тока между областями:

$k = \frac{1}{α R_{U} v_{N U}^{α - 1}},$

$c_{1} = \frac{v_{L N}}{R_{L}} - \frac{v_{L N}^{α}}{α R_{U} v_{N U}^{α - 1}},$
и

$c_{2} = \frac{1}{α R_{U} v_{N U}^{α - 1}} (v_{N U}^{α} - v_{L N}^{α}) - \frac{v_{N U}}{R_{U}} + \frac{v_{L N}}{R_{L}} .$

Эквивалентная схема

В дополнение к варисторным уравнениям можно также задать постоянное оконечное сопротивление _Rt и емкостные C устройства. Этот рисунок показывает эквивалентную схему для варистора в любом режиме параметризации.

Порты

Сохранение

расширить все

`+` - Положительный терминал
электрический

Электрический порт сопоставлен с положительным выводом варистора.

`-` - Отрицательный терминал
электрический

Электрический порт сопоставлен с отрицательным выводом варистора.

Параметры

расширить все

`Parameterization` - Режим работы Варистора
`Linear` (по умолчанию) | `Power-law`

Выберите, как изменяется сопротивление варистора при увеличении напряжений:

Linear - Две области. Низковольтная область имеет высокое сопротивление, а высоковольтная область имеет низкое сопротивление.
Power-law - Три области. Область утечек имеет высокое сопротивление. Нормальная область имеет экспоненциально уменьшающееся сопротивление. Область подъема имеет низкое сопротивление.

`Clamping voltage` - Пороговое напряжение
`260` (по умолчанию) | положительное число

Напряжение переходной точки, _vclamp, между автономным и включенным состояниями линейного варистора.

Зависимости

Активируется, когда для параметра Parameterization задано значение Linear.

`Off resistance` - Низковольтное сопротивление
`3e8` (по умолчанию) | положительное число

Низковольтное сопротивление, _Roff, варистора в нерабочем состоянии.

Зависимости

Активируется, когда для параметра Parameterization задано значение Linear.

`On resistance` - Высоковольтное сопротивление
`1` (по умолчанию) | положительное число

Высоковольтное сопротивление, _Ron, варистора в включенном состоянии.

Зависимости

Активируется, когда для параметра Parameterization задано значение Linear.

`Leakage to normal voltage transition` - Первое пороговое напряжение
`130` (по умолчанию) | положительное число

Напряжение переходной точки, _vLN, между утечками и нормальными областями варистора закона мощности.