TVS диоды: особенности, применение и выбор для защиты электронных схем — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое TVS диоды. Как работают TVS диоды для защиты от перенапряжений. Какие бывают типы TVS диодов. Как правильно выбрать TVS диод для своей схемы. Основные параметры TVS диодов при выборе.

Содержание

Что такое TVS диоды и зачем они нужны

TVS диоды (Transient Voltage Suppressor) — это специальные полупроводниковые приборы, предназначенные для защиты электронных схем от кратковременных импульсов перенапряжения. Они ограничивают амплитуду опасных всплесков напряжения, возникающих из-за:

Электростатических разрядов (ESD)
Коммутационных процессов в индуктивных цепях
Ударов молний
Электромагнитных импульсов

TVS диоды обеспечивают быструю реакцию на перенапряжение (менее 1 нс) и способны поглощать значительную импульсную энергию. Это делает их эффективным средством защиты чувствительных полупроводниковых компонентов — микросхем, транзисторов, микроконтроллеров и т.д.

Принцип работы TVS диодов

Принцип действия TVS диода основан на лавинном пробое p-n перехода при достижении определенного напряжения. В нормальном режиме TVS диод находится в закрытом состоянии и не влияет на работу схемы. При возникновении импульса перенапряжения диод резко переходит в проводящее состояние, шунтируя опасный импульс на землю.

Ключевые особенности работы TVS диодов:

Быстрое время срабатывания — менее 1 нс
Низкое напряжение ограничения
Способность поглощать большую импульсную мощность
Низкий ток утечки в закрытом состоянии
Возможность многократного срабатывания

Основные типы TVS диодов

TVS диоды выпускаются в двух основных вариантах:

1. Однонаправленные TVS диоды

Защищают от импульсов перенапряжения только одной полярности. Имеют асимметричную вольт-амперную характеристику.

2. Двунаправленные TVS диоды

Обеспечивают защиту от импульсов обеих полярностей. Имеют симметричную вольт-амперную характеристику.

Также TVS диоды различаются по мощности, напряжению пробоя, корпусу и другим параметрам.

Ключевые параметры TVS диодов

При выборе TVS диода необходимо учитывать следующие основные характеристики:

Максимальное рабочее напряжение (V_R) — напряжение, при котором диод находится в закрытом состоянии
Напряжение пробоя (V_BR) — напряжение, при котором диод переходит в проводящее состояние
Максимальное напряжение ограничения (V_C) — пиковое напряжение на диоде при максимальном импульсном токе
Пиковая импульсная мощность (P_PP) — максимальная мощность, которую способен рассеять диод
Пиковый импульсный ток (I_PP) — максимальный ток через диод при воздействии импульса перенапряжения

Как правильно выбрать TVS диод

Для корректного выбора TVS диода необходимо выполнить следующие шаги:

Определить максимальное рабочее напряжение защищаемой схемы
Выбрать TVS диод с V_R немного выше максимального рабочего напряжения
Оценить возможные параметры импульсов перенапряжения (амплитуда, длительность, энергия)
Подобрать диод с подходящими значениями I_PP и P_PP
Убедиться, что V_C диода не превышает максимально допустимое напряжение для защищаемых компонентов
Учесть конструктивные особенности (корпус, способ монтажа)

Правильно подобранный TVS диод обеспечит надежную защиту электронной схемы от опасных импульсных перенапряжений.

Применение TVS диодов

TVS диоды широко используются для защиты различных электронных устройств и интерфейсов:

Защита входов/выходов микроконтроллеров и микросхем
Защита USB, Ethernet, HDMI и других интерфейсов
Защита автомобильной электроники

Защита источников питания
Защита телекоммуникационного оборудования
Защита промышленных контроллеров

Грамотное применение TVS диодов позволяет значительно повысить надежность и отказоустойчивость электронной аппаратуры в реальных условиях эксплуатации.

Преимущества TVS диодов перед другими средствами защиты

По сравнению с другими компонентами для защиты от перенапряжений, TVS диоды обладают рядом важных преимуществ:

Экстремально быстрое время реакции (< 1 нс)
Низкое остаточное напряжение при ограничении
Способность поглощать значительную импульсную энергию
Малые габариты и вес
Высокая надежность и долговечность
Отсутствие деградации параметров при многократных срабатываниях

Эти особенности делают TVS диоды оптимальным выбором для защиты современной электроники с высокоскоростными интерфейсами и чувствительными полупроводниковыми компонентами.

Заключение

TVS диоды являются эффективным и надежным средством защиты электронных устройств от импульсных перенапряжений. Правильный выбор и применение TVS диодов позволяет существенно повысить устойчивость аппаратуры к электростатическим разрядам, коммутационным помехам и другим опасным воздействиям. При проектировании современных электронных устройств использование TVS диодов становится необходимым условием обеспечения требуемого уровня надежности и электромагнитной совместимости.

Миниатюрные TVS диоды для защиты от электростатического разряда от TDK/EPCOS

13.08.2021

В начале 2021 года компания TDK/EPCOS представила новинку – новый класс защитных компонентов от электростатического разряда (electrostatic discharge, ESD) – TVS диоды (transient voltage suppressor). TVS диоды представляют собой отдельный класс полупроводниковых приборов двунаправленного действия, предназначенных для ограничения скачков напряжения на уровне напряжения фиксации (clamping voltage).

Принцип действия TVS диода

TVS диод имеет следующие характеристики:

Обратное рабочее напряжение (Reverse Working Voltage, VRWM) – максимальное рабочее напряжение постоянного тока. При этом напряжении диод закрыт, и действует как высокоомное сопротивление (емкость).
Напряжение пробоя (Breakdown Voltage, VBR) – это уровень напряжения, при котором диод начинает проводить значительный ток (режим лавинного пробоя) и происходит отсечение приложенного напряжения, то есть диод начинает работать как низкоомное сопротивление.
Пиковый импульсный ток (Peak pulse current, IPP) – это максимальный импульсный ток, который может протекать, для конкретного диода.
Максимальное напряжение фиксации (Maximum clamping voltage, VC) – максимальное падение напряжения на диоде при IPP.
Обратный ток утечки (Reverse leakage current, IR) – это ток, измеряемый при VRWM.

Вольт-амперная характеристика TVS диода

В настоящее время можно выделить три применяемых способа защиты от электростатического разряда (ESD) – это применение варистора (multi-layer varistor, MLV clamping), собственная встроенная защита микросхем (IC self-protection) и защитные TVS диоды.

Защита от электростатического разряда

Отличительными особенностями TVS диодов являются – низкое напряжение фиксации (clamping Voltage) и очень низкая паразитная емкость, что позволяет их применять для защиты в интерфейсах с ультравысокими скоростями передачи данных – USB стандартов 3.

1 и 3.2 (скорость передачи до 10 и 20 Гбит/с соответственно) и USB 4.0 (скорость 40 Гбит/с).

Среди новинок TVS диодов от TDK/EPCOS есть две разновидности: GP type (general purpose) – TVS диоды общего назначения, к ним относятся B74121G0050M060 с емкостью 12 пФ и B74111G0050M060 с емкостью порядка 5 пФ; и UCL (ultra low cap) – TVS диоды B74121U0033M060 (емкость 0.65 пФ) и B74111U0033M060 с емкостью 0.48 пФ.

TVS диоды общего назначения (GP type) имеют типовое рабочее напряжение (VRWM) 5 В и напряжение пробоя (VBR) 6.8 В. Напряжение фиксации (VC) 7.2 В при пиковом импульсном токе (IPP) 8 А или 8 В при пиковом импульсном токе 16 А (для B74121G0050M060), и напряжение фиксации (VC) 7.6 В при пиковом импульсном токе (IPP) 8 А или 8.9 В при пиковом импульсном токе 16 А (для B74111G0050M060).

TVS диоды ультра малой емкости (UCL) имеют типовое рабочее напряжение (VRWM) 3.3 В и напряжение пробоя (VBR) 6.3 В. Напряжение фиксации (VC) 3.9 В при пиковом импульсном токе (IPP) 8 А или 5.

2 В при пиковом импульсном токе 16 А (для B74121U0033M060), и напряжение фиксации (VC) 3.8 В при пиковом импульсном токе (IPP) 8 А или 5.0 В при пиковом импульсном токе 16 А (для B74111U0033M060).

Также к дополнительным плюсам TVS диодов можно отнести малое время отклика и низкий ток утечки (IR) порядка 2 нА при напряжении 3.3 В для диодов GP типа, и порядка 1 нА при напряжении 3.3 В для диодов UCL типа. TVS диоды компании TDK/EPCOS выпускаются в корпусах 0201 case (0603 в метрической системе) толщиной 150 мкм, и 01005 case (0402 в метрической системе) толщиной 100 мкм, то есть обладают ультрамалыми размерами и являются одними из самых миниатюрных полупроводниковых приборов в своем классе.

Новые защитные компоненты разработаны в соответствии со стандартом IEC 61000-4-2 для контактного разряда электростатики (ESD) напряжением до 24 кВ, что значительно превышает требования стандарта. Несмотря на свои миниатюрные размеры, TVS диоды от компании TDK/EPCOS допускают большой скачок тока нагрузки до 8 А в соответствии с IEC 61000-4-5 (8/20 мкс).

Представленные TVS диоды могут применяться в различных приложениях интернета вещей (IoT), умного дома или систем Индустрии 4.0. А за счет своего миниатюрного размера новые TVS диоды отлично подходят для устройств носимой электроники – смартфонов, ноутбуков, планшетов, умных часов и беспроводных наушников.

TVS Диоды от Diotec

«Зеленым» и экологически безопасным технологиям необходима высокопроизводительная электроника с низким энергопотреблением, работающая при низком напряжении. Сопряжение чувствительных компонентов, таких как датчики, микроконтроллеры, преобразователи данных и т. д., с реальным миром или подключение их к другим цепям, таким как индуктивные нагрузки, может подвергнуть их скачкам напряжения, превышающим нормативные максимальные пределы. Во избежание необратимого повреждения, вызванного переходными процессами напряжения, разработчики должны принять меры защиты, которые изолируют активную цепь от таких событий, но не влияют на работу в нормальных условиях. Портфолио ограничителей переходного напряжения (TVS) Diotec предлагает широкий выбор решений для широкого спектра приложений.
TVS-диоды — это кремниевые устройства, предназначенные для защиты от скачков напряжения, превышающих желаемый максимальный уровень. При включении параллельно цепи они создают вокруг нее защитный путь (рис. 1, рис. 2). В нормальных условиях, когда входное напряжение остается в желаемых пределах, TVS-диод демонстрирует высокий импеданс, таким образом не влияя на поведение схемы ниже по потоку. Как только достигается максимальный уровень напряжения, проявляется
лавинный эффект, и TVS-диод создает путь с низким импедансом, тем самым отводя всю избыточную энергию в землю. Таким образом, цепь остается невредимой, и нормальная работа может продолжаться.

Рисунок 1: Однонаправленная защита TVS

TVS-диоды — это кремниевые устройства, предназначенные для защиты от скачков напряжения, превышающих желаемый максимальный уровень. При включении параллельно цепи они создают вокруг нее защитный путь (рис. 1, рис. 2). В нормальных условиях, когда входное напряжение остается в желаемых пределах, TVS-диод демонстрирует высокий импеданс, таким образом не влияя на поведение схемы ниже по потоку. Как только достигается максимальный уровень напряжения, проявляется
лавинный эффект, и TVS-диод создает путь с низким импедансом, тем самым отводя всю избыточную энергию в землю. Таким образом, цепь остается невредимой, и нормальная работа может продолжаться.

Рисунок 2: Двунаправленная защита TVS

Диоды TVS доступны для множества диапазонов напряжений, как однонаправленных, так и двунаправленных типов.
Однонаправленные TVS диоды имеют асимметричное поведение, защищающее от скачков напряжения одной полярности (рис. 1, рис. 3). Для сигналов противоположной полярности они работают в основном как стандартный выпрямитель. Некоторые приложения требуют защиты как от положительных, так и от отрицательных скачков напряжения. В этих случаях предпочтительным решением являются двунаправленные TVS диоды (рис. 2). Они имеют симметричную характеристику, блокирующую избыточную энергию обеих полярностей (рис. 4).

Рисунок 3: Однонаправленные TVS

Рисунок 4: Двунаправленные TVS

При выборе TVS диода проектировщики должны убедиться, что он способен выдерживать максимальные ожидаемые скачки напряжения. Приведенные ниже определения помогут лучше понимать параметры Datasheet.
• Pppm: Пиковая импульсная мощность рассеяния − это показатель способности диода рассеивать энергию и определяется как пиковый импульсный ток Ippm умноженный на максимальное напряжение ограничения Vc. Поскольку скачки напряжения зависят от времени, переходных процессов, Pppm задается с импульсным током 10/1000 мкс: 10 мкс нарастание до пика и 1000 мкс экспоненциальное затухание до половины пика (рис. 5). Для неповторяющихся
импульсов пиковая мощность всегда должна оставаться ниже кривой на рис. 6.
• Vwm: Рабочее напряжение — это максимальное заданное напряжение, при котором TVS диод работает в режиме высокого импеданса без выхода из строя.
• Vbr: Напряжение пробоя — это значение, при котором устройство TVS начнет проводить ток. Vbr указывается на фиксированном уровне тока и обычно составляет примерно на 10% выше, чем Vwm.
• Vc: Максимальное напряжение ограничения определяет напряжение на TVS диоде при максимальном токе IPPM. Применяется приведенная ниже формула:

Pppm= Ippm x Vc

Рисунок 5: Форма сигнала 10/1000 мкс (P6SMBJ65)

Рисунок 6: Неповторяющаяся пиковая импульсная мощность в зависимости от ширины импульса (P6SMBJ65)

В следующей таблице представлен обзор ассортимента TVS от Diotec для различных номинальных мощностей и типов корпусов.

Примечание
В настоящих рекомендациях описываются предложения по устройству и не должны рассматриваться как гарантированное и проверенное решение для какой-либо схемы. Никакие гарантии или гарантии, явные или подразумеваемые, не даются в отношении мощности, производительности или пригодности любого устройства, схемы и т.д.

TVS Диоды | Диоды для поверхностного монтажа

Введение
Описание диодов TVS
События переходного напряжения
Диодные технологии по сравнению с

Руководство по выбору диода TVS
Глоссарий диодов TVS

Littelfuse предлагает широкий ассортимент TVS-диодов, включая варианты с высоким пиковым током и импульсной мощностью до 10 кА и 30 кВт соответственно. Littelfuse поддерживает наши продукты более чем 80-летним опытом защиты цепей и прикладными знаниями, полученными в результате работы с нашими ведущими в отрасли клиентами. Вы можете узнать больше о нашем ассортименте диодной продукции для телевизоров, ознакомившись с нашим Руководством по выбору продуктов для защиты цепей.

Диод для подавления переходного напряжения (также известный как TVS-диод) — это защитный диод, предназначенный для защиты электронных схем от переходных процессов и угроз перенапряжения, таких как EFT (электрически быстрые переходные процессы) и ESD (электростатический разряд). Диоды TVS представляют собой кремниевые лавинные устройства, обычно выбираемые из-за их быстрого времени отклика (низкое напряжение фиксации), меньшей емкости и низкого тока утечки. Диоды Littelfuse TVS доступны как в однонаправленной (однополярной), так и в двунаправленной (двухполярной) конфигурации диодной схемы.

При выборе диодов TVS необходимо учитывать некоторые важные параметры, а именно: Обратное напряжение зазора (VR), пиковый импульсный ток (IPP) и максимальное фиксирующее напряжение (VC max). Просмотрите Руководство по выбору продуктов для защиты цепи , чтобы узнать больше о том, как выбрать эти устройства, и о полном предложении диодов TVS от Littelfuse

Что такое диоды TVS?

Диоды TVS представляют собой электронные компоненты, предназначенные для защиты чувствительной электроники от высоковольтных переходных процессов. Они могут реагировать на события перенапряжения быстрее, чем большинство других типов устройств защиты цепей, и предлагаются в различных форматах для поверхностного монтажа и монтажа в отверстиях печатной платы.

Они функционируют путем ограничения напряжения до определенного уровня (называемого «зажимным» устройством) с p-n переходами, которые имеют большую площадь поперечного сечения, чем у обычных диодов, что позволяет им проводить большие токи на землю без повреждения .

Диоды TVS обычно используются для защиты от электрических перенапряжений, вызванных ударами молнии, индуктивным переключением нагрузки и электростатическим разрядом (ESD), связанным с передачей данных по линиям передачи данных и электронным схемам.

Диоды Littelfuse TVS подходят для широкого спектра приложений защиты цепей, но в первую очередь они предназначены для защиты интерфейсов ввода-вывода в телекоммуникационном и промышленном оборудовании, компьютерах и бытовой электронике.

Характеристики диода Littelfuse TVS включают:

Низкое добавочное сопротивление импульсным перенапряжениям
Доступны однонаправленная и двунаправленная полярности
Диапазон напряжения обратного зазора от 5 до 512 В
Соответствует RoHS – матовое оловянное покрытие без содержания свинца
Мощность для поверхностного монтажа от 400 Вт до 5000 Вт
Номинальная мощность осевых выводов от 400 Вт до 30 000 Вт (30 кВт)
Защита от сильного тока доступна для 6 кА и 10 кА

Для получения информации о других технологиях подавления переходных процессов и их сравнении см. документ Littelfuse Application Note AN9768.

Littelfuse TVS Diode Таблица выбора продукции

TVS диоды используются для защиты полупроводниковых компонентов от высоковольтных переходных процессов. Их p-n переходы имеют большую площадь поперечного сечения, чем у обычных диодов, что позволяет им проводить большие токи на землю без повреждений. Littelfuse поставляет диоды TVS с пиковой мощностью от 400 Вт до 30 кВт и обратным напряжением зазора от 5 В до 49 В.5В.

Вы можете получить дополнительные рекомендации по выбору диода TVS, посетив страницу определения и выбора диода TVS, нажав здесь.

Максимальное напряжение фиксации (В _C) см. в таблице электрических характеристик в паспорте каждой серии

Вы можете получить дополнительные рекомендации по выбору диодов TVS, ознакомившись с Руководством по выбору электронных продуктов Littelfuse.

Все продукты не содержат галогенов

Все продукты соответствуют требованиям RoHS

Временные угрозы – что такое временные угрозы?

Переходные процессы напряжения определяются как кратковременные выбросы электрической энергии и являются результатом внезапного высвобождения энергии, накопленной ранее или вызванной другими причинами, такими как тяжелые индуктивные нагрузки или молния. В электрических или электронных цепях эта энергия может высвобождаться предсказуемым образом посредством контролируемых переключений или случайным образом индуцироваться в цепь из внешних источников.

Повторяющиеся переходные процессы часто вызываются работой двигателей, генераторов или переключением компонентов реактивной цепи. С другой стороны, случайные переходные процессы часто вызываются молнией и электростатическим разрядом (ЭСР). Молнии и электростатические разряды обычно возникают непредсказуемо и могут потребовать тщательного мониторинга для точного измерения, особенно если они индуцируются на уровне печатной платы. Многочисленные группы по стандартизации электроники проанализировали возникновение переходных процессов с использованием общепринятых методов мониторинга или тестирования. Ключевые характеристики нескольких переходных процессов показаны в таблице ниже.

Таблица 1. Примеры источников переходных процессов и амплитуды

Характеристики скачков переходного напряжения

Всплески переходного напряжения обычно имеют «двойную экспоненциальную» волну, как показано ниже для молнии и электростатического разряда.

. в диапазон от 50 мкс до 1000 мкс (50% пиковых значений). С другой стороны, электростатический разряд — событие гораздо более короткой продолжительности. Время нарастания было охарактеризовано как менее 1,0 нс. Общая продолжительность составляет примерно 100 нс.

Почему переходные процессы вызывают все большую озабоченность?

Миниатюризация компонентов привела к повышенной чувствительности к электрическим нагрузкам. Микропроцессоры, например, имеют структуры и токопроводящие пути, которые не могут выдерживать большие токи от переходных процессов электростатического разряда. Такие компоненты работают при очень низком напряжении, поэтому колебания напряжения необходимо контролировать, чтобы предотвратить прерывание работы устройства и скрытые или катастрофические отказы.

Чувствительные микропроцессоры преобладают сегодня в широком диапазоне устройств. Все, от бытовой техники, такой как посудомоечные машины, до промышленных систем управления и даже игрушек, использует микропроцессоры для повышения функциональности и эффективности.

Большинство автомобилей в настоящее время также используют несколько электронных систем для управления двигателем, климатом, тормозами и, в некоторых случаях, системами рулевого управления, тяги и безопасности.

Многие вспомогательные или вспомогательные компоненты (например, электродвигатели или аксессуары) в бытовых приборах и автомобилях представляют временную угрозу для всей системы.

Тщательное проектирование схемы должно учитывать не только сценарии окружающей среды, но и потенциальное воздействие этих связанных компонентов. В таблице 2 ниже показаны уязвимости различных технологий компонентов.

Таблица 2: Диапазон уязвимостей устройства.

Сравнение с другими диодными технологиями:

Сравнение по рабочим характеристикам:

Сравнение по конструкции устройства:

Диод Шоттки образован переходом металл-полупроводник. Электрически он проводит основную несущую и обладает быстрой реакцией с более низким током утечки и напряжением прямого смещения (VF). Диоды Шоттки широко используются в высокочастотных цепях.

Стабилитроны состоят из сильно легированного полупроводникового перехода P-N. Есть два физических эффекта, которые можно назвать состоянием Зенера (эффект Зенера и эффект Лавины). Эффект Зенера возникает, когда к PN-переходу прикладывается низкое обратное напряжение, которое проводит ток из-за квантового эффекта. Лавинный эффект возникает, когда к PN-переходу прикладывается обратное напряжение более 5,5 В, во время которого сгенерированная электронно-дырочная пара сталкивается с решеткой. Зенеровские диоды, основанные на эффекте Зенера, широко используются в качестве источников опорного напряжения в электронных схемах.

Диод TVS состоит из специально разработанного полупроводникового перехода P-N для защиты от перенапряжения. PN-переход обычно имеет покрытие для предотвращения преждевременного возникновения электрической дуги в непроводящем состоянии. Когда происходит переходное напряжение, диоды TVS проводят, чтобы зафиксировать переходное напряжение, используя эффект лавины. Диоды TVS широко используются в качестве устройства защиты цепи от перенапряжения в телекоммуникациях, общей электронике и цифровых потребительских рынках для защиты от молнии, электростатического разряда и других переходных процессов напряжения.

SPA означает Силиконовые защитные решетки . Это массив интегрированных PN-переходов, SCR или других кремниевых защитных структур, упакованных в многоконтактную структуру. SPA можно использовать в качестве интегрированного решения для защиты от электростатического разряда, молнии и электронного электронного письма для телекоммуникаций, общей электроники и цифровых потребительских рынков, где существует множество возможностей защиты. Например, его можно использовать для защиты портов HDMI, USB и Ethernet от электростатического разряда.

Руководство по выбору диодов TVS

Определение рабочих параметров цепи
Тип нормального рабочего напряжения постоянного или переменного тока:
Требуемый тип устройства: Однонаправленный Двунаправленный Нормальное рабочее напряжение в вольтах:
Максимальный переходный ток (Ipp):
Максимальное напряжение фиксации (Vc):
Требуемая номинальная пиковая мощность обратного импульса:
Тип монтажа изделия (упаковка):
Рабочая температура:
Серия узких диодов TVS для применения
Пожалуйста, обратитесь к таблицам выбора продуктов и спецификациям на этом сайте, учитывая следующие ключевые параметры:
Напряжение обратного зазора (В _R ):
Устройство V _R должно быть равно или больше пикового рабочего уровня защищаемой цепи (или ее части). Это делается для того, чтобы диод TVS не ограничивал напряжение питания схемы.
Пиковый импульсный ток (I _PP):
Пиковый импульсный ток (I _PP) определяет максимальный ток, который диод TVS может выдержать без повреждений. Требуемый I _PP можно определить только путем деления пикового переходного напряжения на импеданс источника. Обратите внимание, что механизм выхода из строя диода TVS — это короткое замыкание; если диод TVS выйдет из строя из-за переходного процесса, цепь все равно будет защищена.
Максимальное напряжение фиксации (В _С ):
Это пиковое напряжение, которое появится на диоде TVS при воздействии пикового импульсного тока (I _PP), основанное на экспоненциальной форме волны 10X1000us. V _C каждого диода TVS указан в таблице электрических характеристик каждой серии.
Проверка рабочих параметров окружающей среды
Убедитесь, что напряжение приложения меньше или равно напряжению выдержки устройства, и что пределы рабочей температуры находятся в пределах, указанных устройством.
Проверка способа монтажа и размеров устройства
См. габаритные чертежи, содержащиеся в паспорте каждой серии.
Проверка выбранного устройства в реальном приложении
Пожалуйста, свяжитесь с Littelfuse, если вам нужна помощь в тестировании и проверке пригодности устройства Littelfuse в вашем продукте. У нас есть обширные возможности лаборатории тестирования продукции и технические знания, чтобы помочь вам.

Глоссарий диодов TVS

Зажимное устройство
TVS — это фиксирующее устройство, которое ограничивает скачки напряжения за счет лавинного пробоя с низким импедансом прочного кремниевого PN-перехода. Он используется для защиты чувствительных компонентов от электрических перенапряжений, вызванных наведенной молнией, индуктивным переключением нагрузки и электростатическим разрядом.

Диапазон рабочих температур
Минимальная и максимальная рабочая температура окружающей среды цепи, в которой будет применяться устройство. Рабочая температура не учитывает влияние соседних компонентов, это параметр, который должен учитывать разработчик.

Емкость
Свойство элемента цепи, позволяющее ему накапливать электрический заряд. При защите цепей емкость в выключенном состоянии обычно измеряется на частоте 1 МГц с приложенным смещением 2 В.

Напряжение обратного зазора (В _R )
В случае однонаправленного TVS-диода это максимальное пиковое напряжение, которое может быть приложено в «направлении блокировки» без значительного протекания тока. В случае двунаправленного переходного процесса он применяется в любом направлении. Это то же определение, что и максимальное напряжение в выключенном состоянии и максимальное рабочее напряжение.

Напряжение пробоя (В _BR )
Напряжение пробоя, измеренное при заданном испытательном постоянном токе, обычно 1 мА. Обычно указывается минимум и максимум.

Пиковый импульсный ток (I _PP)
Максимальный импульсный ток, который можно применять повторно. Обычно это двойной экспоненциальный сигнал 10×1000 мкс, но также может быть 8×20 мкс, если указано.

Максимальное напряжение фиксации (V _C или V _CI)
Максимальное напряжение, которое может быть измерено на защитном устройстве при воздействии максимального пикового импульсного тока.

Пиковая импульсная мощность (P _PP )
Выраженное в ваттах или киловаттах, для экспоненциального переходного процесса длительностью 1 мс (см. рис. 1, стр. 23) это I _PP, умноженное на V _CL .

Как использовать диоды TVS для подавления переходного напряжения

Диоды являются наиболее фундаментальными полупроводниковыми устройствами, которые обычно используются во многих электронных устройствах, таких как выпрямители, преобразователи, инверторы, схемы защиты, регуляторы и т. д. Три наиболее часто используемых известный тип диодов Выпрямительный диод (общий диод), Стабилитрон и Диод Шоттки , мы уже изучили основы диодов и их работы. Но есть еще один тип специального диода, известный как TVS Diode , который играет жизненно важную роль в борьбе с переходными пиками в схемах проектирования силовой электроники. В этой статье мы более подробно рассмотрим подавители переходных напряжений и зачем они нужны вашей схеме.

Что понимают под переходными процессами?

Переходные процессы — это кратковременные всплески напряжения или тока , которые могут повредить цепь различными способами. Некоторые переходные процессы происходят только один раз, а некоторые могут повторяться. Эти переходные процессы варьируются от нескольких милливольт до тысяч вольт и могут длиться от наносекунд до сотен миллисекунд.

Что вызывает переходные процессы в цепи?

Переходные процессы могут быть вызваны внутренними или внешними соединениями в цепи. Например, переходные процессы могут генерироваться внутри из-за коммутация индуктивной нагрузки или неисправны контакты в выключателях и разъёмах. Внешне он может генерироваться из-за ударов молнии или индуктивного включения.

Подавители переходных напряжений (TVS)

Подавители переходных напряжений или TVS — это устройства защиты , которые используются для защиты ваших цепей от внезапного скачка напряжения или тока. Основным способом защиты цепи от перенапряжения является размещение этих устройств TVS параллельно цепи .

Типы устройств подавления переходных напряжений

Существует множество типов устройств TVS , которые можно использовать для подавления переходных напряжений, а именно металлооксидный варистор, TVS диод , Zener Di ода или обходной конденсатор.

По принципу действия ограничители переходных напряжений можно разделить на два класса: зажимные и ломовые. Зажимные устройства ограничивают напряжение до фиксированного уровня. При этом они поглощают избыточную энергию перенапряжения. Диоды TVS являются примером фиксирующих устройств.

С другой стороны, устройства Crowbar после срабатывания существенно закорачивают защищенную линию, перенаправляя избыточную энергию от защищаемой цепи. Как вы можете видеть на приведенном ниже графике, когда обнаруживается Триггерное напряжение (всплеск) , ломик замыкает цепи, таким образом, линейное напряжение снижается, а затем через некоторое время, когда ломик отключает цепь, линейное напряжение снова поднимается до стабильного уровня. состояние для нормальной работы схемы.

Диод для подавления переходных напряжений – диод TVS

Диод для подавления переходных напряжений представляет собой полупроводниковый диод с PN-переходом, специально разработанный для нейтрализации внезапных или мгновенных эффектов перенапряжения 9005 4 по чувствительным полупроводникам и схемам. Диод подавления переходного напряжения представляет собой фиксирующее устройство, поэтому всякий раз, когда наведенное напряжение превышает напряжение лавинного пробоя , он поглощает избыточную энергию события перенапряжения, а затем автоматически отключается.0053 сбрасывается после состояния перенапряжения . Хотя стандартные диоды и стабилитроны также можно использовать для защиты от перенапряжения/переходных процессов, они не так надежны, как диоды для подавления переходных напряжений, поскольку стандартные диоды и стабилитроны предназначены для выпрямления и регулирования напряжения.

Типы TVS-диодов:

Подавители переходных напряжений можно разделить на два типа. Один однонаправленный, а другой двунаправленный.

Однонаправленный диод для подавления переходных напряжений работает как выпрямитель в цепи в прямом направлении , как и любой другой лавинный диод , и этот однонаправленный диод выдерживает очень большие пиковые токи. Символ однонаправленного диода TVS показан на изображении ниже, и он очень похож на диод Зенера.

Обозначение однонаправленного диода TVS

С другой стороны, двунаправленный диод для подавления переходных напряжений может быть представлен цифрой два взаимно противоположных лавинных диода , соединенных последовательно друг с другом. Эти диоды подключаются параллельно защищаемому устройству или цепи. В отличие от символа, эти диоды изготавливаются как единый компонент. Символ двунаправленного диода TVS показан на изображении ниже.

Двунаправленный диод TVS Символ

Как использовать диоды TVS

Диоды TVS подключены параллельно к защищаемому устройству или цепи. Устройство TVS специально разработано для пробоя при определенном уровне напряжения и проводит большой ток, не вызывая повреждений.

Цепь применения диода TVS

В нормальных условиях напряжения диод TVS выглядит как обрыв цепи , но присутствует небольшой ток утечки. Когда нормальное напряжение превышает определенный уровень, переход диода TVS лавинообразен, в результате чего перенапряжение отводится от защищаемой цепи и шунтируется через диод TVS. Устройство автоматически сбрасывается после исчезновения перенапряжения.

V-I Характеристики

ВАХ для однонаправленного и двунаправленного диода TVS показаны на графике ниже. Этот характеристический график отображает отношения между напряжением и током. Двунаправленный диод имеет одинаковую характеристическую кривую в положительном и отрицательном направлении, поэтому не имеет значения, каким образом они подключены к цепи. Однонаправленный диод имеет более высокое напряжение включения в положительном направлении по сравнению с отрицательным.

V-I Характеристики однонаправленного и двунаправленного диода TVS

Параметры диода TVS:

На рынке представлено много типов диодов TVS, разработанных для конкретного применения. Когда вы выбираете диод TVS , вы можете найти в таблице данных следующие термины, соответствующие вашему проекту.

Обратное напряжение зазора (V _R ): Обратное напряжение зазора — это максимальное напряжение, которое может быть приложено к защитному устройству без фактической активации устройства. Аппарат В _Р должно быть равно или выше пикового рабочего напряжения защищаемой цепи. Это делается для того, чтобы защитное устройство не ограничивало нормальное рабочее напряжение цепи или сигнальное напряжение.

Напряжение пробоя (V _BR ): Напряжение пробоя — это напряжение, при котором диод начинает защищать и проводить ток. Как правило, V _BR рассчитан на 1 мА.

Фиксирующее напряжение (V _C ): Фиксирующее напряжение — это максимальное напряжение, которому подвергается защищаемая цепь во время события тестовой формы волны. В большинстве спецификаций напряжение фиксации указано для сигнала 1 А или 2 А с временем нарастания 8 мкс.