Funzione dei varistori nella protezione delle schede elettroniche: evita questa classica svista

Nei laboratori e nelle officine dove si rianimano schede malconce, il varistore è spesso il primo indiziato e, quando manca o è sbagliato, il primo colpevole. È un componente semplice, economico, ma decisivo contro i picchi di tensione. In anni passati tra case di campagna e piccoli stabilimenti, l’ho visto salvare alimentatori e inverter con un colpo solo.

Che cosa fa davvero un varistore in una scheda elettronica?

Un varistore limita i picchi di tensione clampando l’eccesso e trasformandolo in calore per pochi millisecondi. In condizioni normali rimane quasi isolato; quando arriva una sovratensione, la sua resistenza crolla e scarica l’impulso. È la prima linea di difesa contro disturbi veloci su rete e bassa tensione.

Tecnicamente parliamo di MOV (Metal Oxide Varistor): una pastiglia semiconduttrice che ha una curva V-I non lineare. Scegliendo la tensione di intervento giusta, il varistore rimane invisibile durante il servizio e “morde” solo quando serve.

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È un tassello del puzzle della Compatibilità elettromagnetica, utile sia contro transitori induttivi (motori, relè) sia contro colpi da linea e fulminazioni indirette.

Qual è la classica svista nel montare i varistori e come evitarla?

L’errore più comune è scegliere un MOV con tensione troppo bassa o senza protezione termica a valle. Un MOV sottodimensionato scalda, invecchia e può andare in corto, trasformando un disturbo in un guasto grave. La cura è selezione corretta e abbinamento con fusibile o termofusibile.

Nella pratica vedo due scivoloni ricorrenti: si sceglie “quello che c’è nel cassetto” senza guardare la tensione continua massima ammissibile (MCOV) e l’energia nominale in joule, e si dimentica un elemento che lo disalimenti se resta conduttivo. Il MOV è un parafulmine in miniatura: se rimane acceso, va staccato.

Regola d’oro: dimensiona per la peggior rete che affronterai, considera temperatura e numero atteso di eventi, e prevedi un percorso sicuro per l’energia (linea, piste larghe, massa di scarica, fusibile).

Come scegliere la tensione di intervento di un MOV senza sbagliare?

Si parte dalla tensione RMS o DC del circuito e si applica margine sulle creste e sulle tolleranze. Per la 230 Vac, tipico è un MOV da 470–560 Vc; per 24 Vdc, si scelgono MOV con Vc sopra 40–60 V. L’obiettivo è non farlo condurre nella normale ondulazione, ma farlo scattare nei picchi.

Passi pratici:

• Identifica tensione nominale e massima del punto da proteggere (includi tolleranze di rete e ripple).
• Controlla MCOV del MOV: deve superare la massima tensione continua presente.
• Verifica Vc a corrente di test (ad es. 1 mA) e la tensione di clamp a corrente d’impulso (ad es. 25 A).
• Derata con temperatura ambiente e con il numero stimato di eventi.

Ricorda che su AC la cresta vale 1,414×Vrms, e le reti reali hanno sovratensioni lente che non devono innescare il MOV. Meglio accettare una clamp un po’ più alta ma affidabile nel tempo.

Dove posizionare il varistore sul PCB per massima protezione?

Il varistore va vicino all’ingresso della linea che vuoi proteggere e prima delle piste sensibili. Deve avere un ritorno di corrente corto e robusto. Più lontano è dal connettore, più lascia correre il picco dentro la scheda.

Buone pratiche:

• Montalo tra linea e neutro (o tra positivo e massa) appena dopo il connettore.
• Usa piste larghe e corte, riduci loop area per limitare l’induttanza parassita.
• Se esiste terra di protezione, valuta un MOV verso PE con la dovuta coordinazione d’isolamento.
• Tieni lontano componenti sensibili al calore; il MOV può scaldare durante gli eventi.

In quadri e alimentatori switching, il varistore in ingresso lavora spesso in tandem con filtri EMC e NTC; l’ordine e le distanze contano.

Serve un fusibile o un termofusibile accanto al varistore?

Sì: un fusibile in serie o un termofusibile in contatto con il MOV evita surriscaldamenti in caso di guasto. I MOV possono invecchiare fino al corto; senza disalimentazione, cuociono il PCB. È una rete di sicurezza economica che previene danni seri.

In AC metti un fusibile lento per l’inrush ma capace di aprire su sovracorrente prolungata dopo l’innesco del MOV. In alternativa o in aggiunta, un termofusibile accoppiato al MOV lo stacca quando supera una soglia termica, tipico nei parafulmini di rete. Nelle basse tensioni DC di potenza, pensa anche a polifuse PTC in serie.

MOV o TVS: quando usare l’uno, quando l’altro?

I MOV tollerano più energia e sono ideali su rete e linee di potenza. I diodi TVS hanno clamp più preciso e risposta più rapida, ottimi su segnali e logiche. Spesso la soluzione migliore è una combinazione coordinata.

Un esempio tipico: MOV all’ingresso 230 Vac per gli impulsi energetici e TVS a valle del convertitore per proteggere la bassa tensione rapida e sensibile. Su bus dati, evita i MOV per la loro capacità elevata: preferisci TVS a bassa capacità.

Come testare un varistore sospetto in riparazione?

Controlla prima la resistenza a multimetro: se è bassa a freddo, è probabile il corto. Poi misura la tensione di perdita con alimentatore e resistenza, senza superare i limiti. Se ha annerimenti o crepe, sostituiscilo a prescindere.

Un test empirico in officina: alimenta lentamente con DC attraverso una resistenza e osserva quando inizia a condurre (corrente in aumento brusco). Confronta con il datasheet. Se il punto di conduzione è sceso molto, il MOV è stanco. E se il circuito è su rete, non improvvisare: isola e usa lampada in serie.

Cosa dicono le norme sulle sovratensioni che il MOV deve reggere?

Le prove di immunità ai transitori sono descritte dalla IEC 61000-4-5. Gli impulsi 1,2/50 µs in tensione e 8/20 µs in corrente sono il riferimento per dimensionare energia e clamp. Scegliere un MOV significa confrontare i livelli della norma con i dati di targa reali.

Per apparecchi collegati a rete, valuta la categoria d’installazione e il livello d’immunità richiesto dal prodotto. In ambienti industriali, gli impulsi attesi sono più severi rispetto al domestico, e può servire una catena: scaricatore a gas, MOV, TVS. Coordinare gli stadi evita che il primo saturi e lasci tutto il lavoro al secondo.

Perché i varistori bruciano e come allungarne la vita?

Bruciano per energia eccessiva, eventi ripetuti, temperatura alta e scelte di tensione troppo basse. Per farli durare, si deratano in joule, si riduce la temperatura e si aggiunge impedenza serie. La prevenzione costa meno di una scheda nuova.

Accorgimenti utili:

• Separa calore: tieni il MOV lontano da dissipatori caldi.
• Aggiungi NTC o resistenze per smussare i picchi a bassa energia ma frequenti.
• Considera MOV di diametro maggiore o due in parallelo ben accoppiati (meglio in serie coordinata con GDT).

Domande rapide

Posso sostituire un MOV 14D471 con 10D471? — Meglio di no: la taglia influisce sull’energia; potresti ridurre la protezione.

Un MOV guasto può far saltare il contatore? — Sì, se va in corto può far scattare magnetotermico o differenziale.

Ha senso un MOV su 12 V automotive? — Sì, ma spesso conviene TVS specifico per load dump e ISO transients.

Il MOV filtra il rumore continuo? — No, lavora sui picchi; per il rumore serve un filtro EMI dedicato.

Devo mettere il MOV prima o dopo l’interruttore? — Di solito prima, lato linea, per intercettare i picchi in arrivo.