Il varistore è un componente elettronico fondamentale in molti circuiti elettronici, impiegato principalmente per proteggere dispositivi e impianti dalle sovratensioni. Si tratta di un dispositivo passivo che offre una resistenza variabile in funzione della tensione applicata: quando la tensione supera una certa soglia, la resistenza del varistore diminuisce drasticamente, consentendo al dispositivo di deviare l’eccesso di corrente verso la terra e proteggere così il circuito o il componente sensibile. La sua funzione di protezione è essenziale in ambienti in cui le sovratensioni possono verificarsi frequentemente, come nelle reti di alimentazione elettrica o nei dispositivi elettronici di consumo.
Nella foto sotto un esempio di varistore EPCOS, 275V c.a. max, 350V c.c. max, Ø 21.5mm, 710 Vclamp che trovi su https://it.rs-online.com/
Come è fatto un varistore
Il varistore è composto da un materiale semiconduttore che presenta una caratteristica resistiva non lineare. I materiali più comuni utilizzati per la realizzazione di varistori sono l’ossido di zinco (ZnO), che è un materiale ceramico, e talvolta il carbonato di bario, che conferisce al dispositivo una resistenza che varia in base alla tensione applicata.
Il dispositivo è costituito da due terminali, che si connettono al circuito elettrico. La sua forma varia a seconda dell’applicazione, ma in generale i varistori sono costruiti sotto forma di piccole resistenze cilindriche o a forma di disco. L’elemento principale che compone il varistore è il materiale semiconduttore, che viene sinterizzato e modellato in modo da creare una resistenza che aumenta o diminuisce al variare della tensione applicata. L’intero componente è spesso racchiuso in un involucro di plastica o ceramica, che lo protegge fisicamente e ne consente l’integrazione nei circuiti.
Funzionamento del varistore
Il funzionamento di un varistore si basa sulla variazione della sua resistenza in risposta alla tensione applicata. A tensioni normali (quelle entro il range di sicurezza per il circuito), la resistenza del varistore è molto alta, e il dispositivo si comporta praticamente come un circuito aperto. Questo significa che, in condizioni normali, il varistore non ha un impatto significativo sul circuito. Quando la tensione supera una certa soglia, chiamata tensione di scatto o “clamp voltage“, la resistenza del varistore diminuisce drasticamente.
Questo cambiamento di resistenza consente al varistore di deviare la corrente in eccesso, indirizzandola verso un percorso alternativo, ad esempio verso la terra o verso un altro punto del circuito dove la corrente in eccesso può essere dissipata in sicurezza. Questo processo è particolarmente utile durante eventi di sovratensioni, come quelli causati da fulmini, sbalzi di tensione o errori nelle linee di alimentazione elettrica.
L’abilità di un varistore di deviare la corrente in eccesso rende questo dispositivo ideale per proteggere circuiti sensibili da danni causati da picchi di tensione improvvisi. A seguito della dissipazione dell’energia in eccesso, la resistenza del varistore ritorna al suo valore originale una volta che la tensione è scesa sotto il valore di soglia, riportando il componente alla sua condizione di “non interferenza”.
Caratteristiche e parametri chiave
Alcuni dei parametri più rilevanti che descrivono le caratteristiche di un varistore sono la tensione di scatto, la corrente massima che il varistore può sopportare senza danneggiarsi e l’energia massima che può assorbire durante un picco di sovratensione.
La tensione di scatto (o tensione di clamping) è il valore di tensione al di sopra del quale il varistore comincia a condurre corrente, riducendo la sua resistenza. Questo valore è determinato dalla composizione e dalle dimensioni del materiale semiconduttore utilizzato. Un varistore ben progettato deve avere una tensione di scatto tale da proteggere il circuito da sovratensioni, ma senza compromettere il normale funzionamento dei dispositivi.
La corrente massima è un altro parametro importante, che indica la quantità di corrente che il varistore può gestire senza subire danni. Durante un picco di sovratensione, la corrente che attraversa il varistore può essere molto alta, e quindi è fondamentale che il componente sia in grado di resistere a questo stress senza compromettere la sua funzionalità.
L’energia massima dissipata è la quantità di energia che il varistore è in grado di assorbire durante un picco di sovratensione. Questo parametro è di grande importanza, poiché un varistore che non riesce a dissipare adeguatamente l’energia in eccesso potrebbe danneggiarsi irreparabilmente, compromettendo la protezione del circuito.
Applicazioni principali del varistore
I varistori trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni, soprattutto per la protezione contro sovratensioni. Una delle principali aree di utilizzo riguarda i dispositivi elettronici di consumo, come computer, televisori, smartphone e altri apparecchiature elettroniche. In questi casi, il varistore è integrato nei circuiti di alimentazione per proteggere i dispositivi dai picchi di tensione che potrebbero danneggiarne i circuiti interni.
Sotto un esempio di Varistore EPCOS, 75V c.a. max, 100V c.c. max, Ø 40mm, 220 Vclamp che trovi su https://it.rs-online.com/
Un altro ambito in cui i varistori sono ampiamente utilizzati è nelle linee di alimentazione elettrica, dove vengono impiegati in combinazione con altri dispositivi di protezione per garantire che i picchi di tensione causati da fulmini o interruzioni nella rete elettrica non danneggino i sistemi di distribuzione. I varistori sono installati anche in dispositivi come scaricatori di sovratensione, che vengono utilizzati per proteggere i sistemi fotovoltaici, i sistemi di automazione industriale e altri impianti elettrici sensibili.
In ambito industriale, i varistori trovano applicazione nella protezione di motori, trasformatori e altri impianti elettrici contro le sovratensioni. Sono usati anche in circuiti di commutazione rapida, dove la capacità del varistore di rispondere velocemente alle variazioni di tensione è cruciale per la protezione dei dispositivi.
Nel settore delle telecomunicazioni, i varistori vengono utilizzati per proteggere le linee telefoniche e altre connessioni dati dalle sovratensioni che potrebbero derivare da eventi atmosferici come i fulmini, evitando che le alte tensioni raggiungano i componenti sensibili. Sono anche impiegati nei sistemi di alimentazione a batteria, dove la protezione contro le sovratensioni può essere particolarmente importante per la sicurezza dei sistemi.
I varistori offrono numerosi vantaggi, principalmente legati alla loro capacità di proteggere i circuiti elettronici da picchi di tensione. Sono facili da integrare, relativamente economici e possono essere impiegati in una vasta gamma di applicazioni. La loro capacità di rispondere velocemente ai cambiamenti di tensione e di dissipare energia in eccesso li rende ideali per l’uso in ambienti in cui la protezione da sovratensioni è una priorità.
Il varistore è un componente essenziale in molti circuiti elettronici, con applicazioni che spaziano dalla protezione di dispositivi elettronici di consumo alle infrastrutture industriali e alle telecomunicazioni.
Ecco alcuni esempio di varistore che puoi trovare su RS Components https://it.rs-online.com/web/c/?pn=13&searchTerm=varistore:
Varistore EPCOS, 300V c.a. max, 385V c.c. max, Ø 27.5mm, 775 Vclamp
Varistore ossido di metallo EPCOS, 60V c.a. max, 85V c.c. max, Ø 9mm, 165 Vclamp
Varistore Wurth Elektronik, 275V c.a. max, 350V c.c. max, Ø 23mm, 710 Vclamp
Varistore ossido di metallo RS PRO, 484V c.a. max, 640V c.c. max, Ø 32mm, 1200 Vclamp
Varistore EPCOS, 230V c.a. max, 300V c.c. max, Ø 40mm, 595 Vclamp
Varistore ossido di metallo RS PRO, 275V c.a. max, 365V c.c. max
Varistore EPCOS, 275Vrms c.a. max, 350V c.c. max, Ø 14mm, 710 Vclamp
Varistore ossido di metallo RS PRO, 320V c.a. max, 420V c.c. max, Ø 29mm, 865 Vclamp
Varistore multistrato EPCOS, 40V c.a. max, 56V c.c. max, 110 Vclamp
Varistore multistrato EPCOS, 30V c.a. max, 38V c.c. max, 77 Vclamp
Varistore ossido di metallo Vishay, 275V c.a. max, 350V c.c. max, Ø 16.5mm, 710 Vclamp
