Comprendre les MOV : Guide Essentiel des Varistances à Oxyde Métallique

Qu'est-ce qu'un MOV ? Tout projet n'exige pas une alimentation à haute tension. Parfois, il faut alimenter vos circuits avec une tension précise, voire les protéger contre les dommages.

Si vous cherchez à protéger vos circuits des courants excessifs, réguler la tension et prévenir les pannes, vous êtes au bon endroit.

Il est presque impossible d'obtenir la tension exacte souhaitée pour vos circuits. Heureusement, il existe une solution : la varistance à oxyde métallique (MOV).

De plus, les designs d'un MOV sont faciles à comprendre car ils ressemblent à une diode classique.

Dans cet article, nous vous donnons tout pour choisir le bon MOV et en construire un pour votre PCB.

Prêt ? Commençons.

Qu'est-ce qu'un MOV ?

Diverses applications électroniques nécessitent une protection contre les courants ou tensions élevés. Exemple : votre circuit demande 3,3 V mais reçoit 5,5 V. L'excès pourrait endommager les composants.

C'est là qu'intervient le MOV.

Attention : MOV ne signifie pas l'extension de fichier vidéo .mov. Nous parlons de Metal Oxide Varistor (Varistance à Oxyde Métallique).

Un MOV est un type courant de varistance utilisé pour la protection de circuit. Il comporte un mélange d'oxyde de zinc et d'autres oxydes métalliques (cobalt, manganèse, etc.) entre deux électrodes (plaques métalliques).

Les MOV sont des composants cruciaux pour protéger une grande variété de dispositifs lourds contre les courtes rafales de tension.

En d'autres termes, un MOV est un ensemble de diodes connectées en parallèle. Cet ensemble crée des jonctions diode aux frontières. Son design en parallèle lui permet de mieux gérer l'énergie. Pour une meilleure tenue en tension, connectez les diodes en série.

Les MOV sont aussi considérés comme un type de résistance variable. Leur résistance varie selon la tension appliquée au circuit. La résistance diminue quand de forts courants la traversent, agissant comme un court-circuit. On trouve donc souvent les MOV en parallèle avec un fusible pour protéger le circuit des pics de tension.

Comment Fonctionne un MOV ?

Comme dit plus haut, un MOV est une résistance variable dont la résistance varie selon la tension appliquée. Contrairement aux potentiomètres, la résistance du MOV diminue quand la tension aux bornes augmente, et vice versa.

Comment ce parafoudre fonctionne-t-il ?

En fonctionnement normal, la résistance du MOV est élevée, il ne tire qu'un courant minimal. Mais lors d'une surtension sur le réseau, le MOV dépasse le seuil de tension de claquage et tire plus de courant. Il dissipe ainsi la surtension et protège les autres composants.

Mais il y a un piège : le MOV ne protège que contre les surtensions courtes ou pics de tension. Les surtensions soutenues endommageraient le MOV et le circuit. L'exposition répétée à de forts pics dégrade ses propriétés : la tension de claquage baisse après chaque onde. Au bout d'un moment, il peut être détruit.

Heureusement, il y a une solution simple : la majorité des MOV sont connectés en série avec un fusible (interrupteur thermique). Le fusible s'active quand le MOV tire un fort courant. Une fois la tension transitoire passée, le MOV se prépare pour la suivante.

Performance du MOV

Ce varistance agit principalement comme suppresseur de surtension de ligne. Il ne conduit pas quand la tension à ses bornes est inférieure à la tension de claquage. Mais il ne fonctionnera pas s'il reçoit un pic de surtension supérieur à ce qu'il peut supporter → MOV endommagé.

La performance diminue avec le temps. La durée de vie de tout MOV figure sur le graphique du fabricant, donnant lectures détaillées et diagrammes du temps, courant et nombre d'impulsions transitoires traversant le composant.

Le rating énergétique affecte aussi la performance. Quand il augmente, cela affecte la durée de vie du varistance. Le nombre d'impulsions transitoires que le MOV peut supporter change.

On peut augmenter la performance en connectant plus de varistances en parallèle. Augmenter le rating aide aussi.

Autre atout : le temps de réponse. Le MOV peut court-circuiter les pics en nanosecondes. Cependant, l'inductance des conducteurs et la méthode de montage peuvent affecter ce temps.

Spécifications du MOV

Voici ce qu'il faut vérifier lors de l'achat ou la fabrication d'un MOV :

Tension de Fonctionnement Maximale

Tension CC continue maximale que le MOV peut supporter. Typiquement, le courant de fuite doit être inférieur à une valeur spécifiée.

Tension de Varistance

Pour la sélection, la tension RMS continue maximale doit être légèrement supérieure à la tension d'alimentation prévue. Exemple : 260 V RMS pour une alimentation 230 V.

Tension de Claquage Maximale

Obtenue en appliquant un courant d'impulsion spécifique. Permet d'atteindre la tension de crête maximale. C'est la tension qui permet au MOV de dissiper et conduire le courant de surtension.

Courant de Surtension

Courant de crête maximal qu'un dispositif peut supporter sans dommage, pour une durée donnée. Le MOV doit dévier le courant de surtension tout en laissant le courant normal alimenter le circuit.

Variation de Surtension (Surge Shift)

Variation de tension après le passage du courant de surtension dans le MOV. Une surtension réduit la tension de claquage nominale et crée une variation de tension après l'onde.

Absorption d'Énergie

Énergie maximale qu'une forme d'onde spécifique peut dissiper sans problème majeur. Déterminable par un circuit de test contrôlé à valeurs prédéfinies. Exprimée en x/y standard : y = temps pour atteindre la demi-valeur de crête, x = montée rapide.

Capacité

Deux plaques métalliques avec diélectrique entre elles → le MOV agit comme un condensateur dans la gamme nF. Plus la taille est grande, plus la capacité est grande. Cela n'affecte pas l'alimentation CA/CC jusqu'à un événement de surtension.

Courant de Fuite

Courant qui circule du circuit CA/CC vers la terre. Aussi : courant que tire le varistance en fonctionnement sous la tension de claquage.

Temps de Réponse

Temps avant que le MOV ne commence à conduire après l'événement de surtension. Standard : 500 picosecondes. Inutile de comparer les vitesses car la plupart des tensions transitoires ont des temps de montée plus lents. Le circuit affecte directement le temps de réponse d'un MOV à broches.

Tension CA Maximale

Tension RMS maximale applicable en continu au varistance. Le choix de la valeur RMS max doit être légèrement supérieur à la tension RMS réelle.

Circuit MOV

On trouve mostly les MOV en parallèle avec un fusible. Voici un schéma montrant comment le MOV fonctionne dans un circuit électronique.

Quand la tension du circuit est dans les limites nominales, le MOV a une résistance élevée. Lors d'un pic de tension, celui-ci traverse le MOV et réduit sa résistance à une valeur faible. Le courant passe alors par le circuit et non le MOV → court-circuit. Le gros pic de tension passe par le MOV. Le fusible fond et déconnecte le circuit du secteur.

En cas de tension transitoire, la haute tension revient toujours à la normale. La durée du courant élevé n'est pas suffisante pour endommager le fusible. Le circuit reprend son fonctionnement normal quand la tension se normalise.

Si vous trouvez un MOV endommagé, c'est peut-être dû à de multiples pics de surtension élevés.

Comment en Fabriquer Un

On peut fabriquer un MOV avec des poudres céramiques d'oxydes métalliques et d'autres oxydes (bismuth, manganèse). Le plus important : le MOV est composé de 90 % d'oxyde de zinc (ZnO) et de petites quantités d'autres oxydes métalliques. Il faut maintenir les poudres céramiques d'oxyde métallique intactes entre deux électrodes (plaques métalliques).

Les grains d'oxyde métallique créent une jonction diode entre chaque diode. Donc un MOV est plusieurs diodes en série. Appliquer une faible tension aux plaques métalliques cause un courant de fuite inverse à travers toutes les jonctions.

Symbole du MOV

Le symbole du varistance ressemble à celui du thermistance : un rectangle (résistance) traversé par une diagonale, avec une petite section ajoutée parallèlement au corps, montrant la nature non linéaire.

Choisir le Bon MOV pour la Protection

Maintenant que nous savons ce qu'est un MOV et comment il protège, voici quelques conseils pour choisir le bon :

1. Déterminez la tension de fonctionnement continue : tension appliquée aux bornes du varistance. Choisissez un varistance avec tension max DC/AC légèrement supérieure à la tension appliquée. Habituellement, on choisit 10–15 % au-dessus de la tension de ligne réelle. Pour un faible courant de fuite, utilisez un varistance à tension de fonctionnement plus élevée.
2. Connaissez l'énergie que le varistance peut absorber lors d'un pic. Déterminez-la par une expérience simple : charge max du varistance pendant une surtension avec les specs du datasheet. Choisissez le MOV qui dissipe une énergie égale ou légèrement supérieure à l'énergie requise lors d'une surtension.
3. Calculez le courant de surtension traversant le varistance. Sélectionnez un varistance avec courant de surtension équivalent ou légèrement supérieur au courant requis.
4. Trouvez la dissipation de puissance requise. Choisissez un varistance avec un rating de puissance égal ou supérieur à la gestion de puissance requise par le circuit.
5. Si vous hésitez sur puissance, courant de surtension et rating énergétique, choisissez toujours un dispositif avec des ratings plus élevés.
6. Sélectionnez le bon modèle pour fournir la bonne tension de claquage selon la tension maximale autorisée pour votre entrée/sortie. Assurez-vous que votre circuit peut supporter cette tension.

Applications du MOV

Utilisable dans tout circuit risquant des pics de tension. Les protections de surtension et multiprises sont les applications les plus courantes.

On trouve aussi des MOV dans les alimentations secteur, lignes de communication, systèmes de données, appareils photo numériques, ordinateurs, systèmes d'alimentation, assistants numériques personnels, lecteurs MP3.

Applications moins courantes : mélangeurs micro-ondes pour détection, modulation, conversion de fréquence.

En Résumé

Choisir le bon MOV n'est pas de la science-fiction. Il suffit de comprendre son fonctionnement et comment choisir ses valeurs.

Le rôle d'un varistance dans les circuits électroniques sensibles est d'empêcher la tension de dépasser une valeur définie, devenant un court-circuit qui coupe le courant et prévient tout dommage de surtension.

Des questions ou préoccupations sur le MOV ? Contactez-nous, nous serons ravis de vous aider.