대부분의 경우, 설계자는 원하는 전압 정격에 맞는 **금속 산화물 배리스터(MOV)**를 표준 카탈로그 모델에서 선택할 수 있습니다. 그러나 때때로 전압 정격이나 에너지/전류 정격 때문에 표준 카탈로그 모델이 요구 사항을 충족하지 못하는 경우도 있습니다. 이런 경우, 두 가지 선택지가 있습니다: 배리스터를 직렬 또는 병렬로 배열하여 원하는 정격을 맞추거나, 제조사에 이 특별한 응용 요구 사항을 만족하는 “맞춤형” 제품의 제작을 요청하는 것입니다.
배리스터의 직렬 및 병렬 동작을 위한 지침
배리스터의 직렬 동작
다음 두 가지 이유 중 하나의 경우 배리스터를 직렬로 연결합니다:
- 기존 제품보다 더 높은 전압 정격을 제공하기 위해
- 표준 모델 사이의 중간 전압 정격을 제공하기 위해
추가적인 이점으로, 배리스터를 직렬로 연결하면 동일한 단일 소자에 비해 더 높은 에너지 정격을 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 응용 분야에 VRMS 정격이 375VAC이고 ITM 피크 전류 용량이 6000A인 리드 장착형 배리스터가 필요하다고 가정해 보겠습니다. ITM 요구사항은 배리스터의 크기를 결정합니다. 전압 정격이 375VAC 근처인 LA 시리즈를 살펴보면, 320V와 420V 두 가지만 있습니다. 320V는 너무 낮고 420V 부품인 V420LA40B는 클램핑 전압(VC)이 100A에서 1060V로 너무 높습니다.
V130LA20B와 V250LA40B를 직렬로 연결하면, 최대 정격 전압은 두 전압의 합인 380V가 됩니다. 클램핑 전압(VC)도 개별 배리스터의 클램핑 전압을 더한 값인 100A에서 945V가 됩니다. 피크 전류 용량은 여전히 6500A이지만, 에너지 정격은 개별 배리스터의 에너지 정격을 합한 200J이 됩니다. 요약하자면, 배리스터는 피크 전류 정격(ITM)이 동일한, 즉 디스크 직경이 같은 경우에만 직렬로 연결할 수 있습니다. 종합적인 V-I 특성, 에너지 정격, 그리고 최대 클램핑 전압은 개별 배리스터의 해당 특성 및/또는 정격을 합산하여 결정됩니다.
배리스터의 병렬 동작
응용 요구 사항에 따라 고에너지 시리즈 배리스터가 개별적으로 제공할 수 있는 피크 전류 및 에너지 정격보다 더 높은 수준을 필요로 할 수 있습니다. 이러한 경우, 배리스터의 병렬 연결 가능성을 검토하는 것이 합리적인 대안입니다.
다행히도, Littelfuse의 모든 배리스터는 고전류에서 병렬 연결이 가능한 특성을 가지고 있습니다. V-I 특성 곡선의 "상승 구간(up-turn region)"에서 두드러지는 배리스터의 직렬 저항이 바로 그 특성입니다. 이 상승 구간은 배리스터의 특성 중 고유의 선형 저항 성분에 의한 것으로, 직렬 균형 저항 또는 밸러스트 저항으로 작용하여, 낮은 전류 수준에서는 불가능했던 전류 분담을 가능하게 합니다.
V251BA60을 예로 들어, 클램프 전압이 600V일 때, 최대 정격의 샘플과 성능이 20% 낮은 가상의 샘플 사이에 전류 차이는 20배 이상 날 수 있습니다. 따라서 전류는 거의 분담되지 않고, 하나의 배리스터로만 전류가 흐를 것입니다. 물론 10A~100A 범위의 저전류 영역에서는 이러한 현상이 허용될 수도 있습니다. 하지만 전류가 1000A를 초과하여 상승 구간이 시작하는 고전류 영역에서는 전류 분담이 크게 개선됩니다.
클램프 전압이 900V일 경우, 두 배리스터의 전류는 각각 2500A와 6000A입니다. 이상적인 전류 분담과는 다소 거리가 있지만, 이 예시는 하나의 배리스터로 달성할 수 있는 전류와 에너지 정격보다 더 높은 정격을 얻기 위한 병렬 연결의 가능성을 보여줍니다. 실제로, 병렬 동작이 가능하려면 고전류 펄스 시험을 통해 배리스터를 매칭해야만 합니다.
펄스 시험은 1kA 이상의 범위에서 8/20µs 또는 이와 유사한 파형의 펄스를 사용해야 합니다. 피크 전압을 반드시 측정하고 기록해야 합니다. 이후, 측정된 데이터를 사용하여 규격서 상의 곡선에 평행한 곡선을 그림으로써 100A~10,000A 범위의 고전류 특성을 추정할 수 있습니다.
이 기법을 사용하면 아래 제시된 가상 샘플의 최악 조건에서도 전류 분담을 상당히 개선할 수 있습니다.
기술 팁: 배리스터를 병렬로 연결할 수 있지만, 소자들이 V-I 특성 곡선 전반에 걸쳐 비슷해야만 전류 분담이 고르게 될 수 있습니다. 병렬 동작이 필요한 경우 디지키에 문의해 주시기 바랍니다.
관련 자료
출처 - Littelfuse: Varistor Design Examples
금속 산화물 배리스터 (MOV) 사양 및 선택 가이드
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적용 가능한 부품 번호
F3035-ND
V250LA40BPX2855-ND
V250LA40BPX10-ND
V250LA40B-ND
V250LA40BP
V250LA40BPX2855
V250LA40BPX10
V250LA40B
F3031-ND
2156-V130LA20B-ND
V130LA20BPX10-ND
V130LA20BPX1347-ND
V130LA20BPX2855-ND
V130LA20BP
V130LA20B
V130LA20BPX10
V130LA20BPX1347
V130LA20BPX2855