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¿Cuál es la función de los diodos TVS?
2022-11-18
989
El tubo TVS es un dispositivo de protección de alta eficiencia. Cuando los dos extremos se someten a un impacto instantáneo de alta energía, el tubo TVS puede convertir instantáneamente sus características de alta resistencia en características de baja resistencia, absorber grandes corrientes y fijar el voltaje en ambos extremos del tubo TVS. A un cierto valor (el valor de tensión soportada del tubo TVS), el circuito trasero está protegido del impacto de alta energía transitoria y la seguridad del circuito está protegida. Como se muestra abajo. En pocas palabras, si el impacto de voltaje que el circuito puede soportar no es superior a 24 V CC, entonces suelde un tubo TVS de 26 V en la fuente de alimentación. Cuando el voltaje de la fuente de alimentación no supera los 26 V, el tubo TVS se encuentra en un estado de alta impedancia; Después de un pulso superior a 26 V, el tubo TVS puede fijar rápidamente el voltaje del circuito a 24 V, garantizando así la seguridad de la placa de circuito.
El papel de los diodos TVS
En general, las funciones de los diodos TVS son:
(1) La adición de diodos TVS a las líneas de señal y potencia puede evitar que los microprocesadores o las microcomputadoras de un solo chip funcionen mal debido a sobretensiones instantáneas, como efectos de descarga electrostática, sobretensiones de CA y ruido de fuente de alimentación conmutada.
(2) La descarga electrostática puede liberar pulsos de más de 10000 60 V y 10 A, con una duración de 10 ms. Sin embargo, los dispositivos TTL generales, al encontrarse con pulsos de 30 V y más de XNUMX ms, pueden causar daños. El uso de diodos TVS puede absorber eficazmente los pulsos que dañarían los dispositivos y eliminar la interferencia (diafonía) causada por la conmutación entre buses.
(3) La colocación del diodo TVS entre la línea de señal y tierra puede evitar que el bus de datos y control se vean afectados por ruido innecesario.
Cómo funcionan los diodos TVS
El supresor de transitorios de tensión (TransientVoltageSuppressor) se conoce como tubo TVS. Sus características eléctricas están determinadas por el área de la unión PN, la concentración de dopaje y la resistencia de la oblea. Su capacidad para soportar sobretensiones es proporcional a su área de unión PN. El TVS se utiliza ampliamente en la protección de semiconductores y dispositivos sensibles, generalmente para la protección de fuentes de alimentación secundarias y circuitos de señal, y es antiestático. Se caracteriza por su rápida respuesta (nivel de ps), su pequeño tamaño, su alta potencia de pulso y su baja tensión de sujeción. Su potencia de pulso de onda de 10/1000 μs varía de 400 W a 30 kW, y su corriente pico de pulso varía de 0.52 A a 544 A; la tensión de ruptura tiene un rango de valores de 6.8 V a 550 V, lo que facilita su uso en circuitos con diversas tensiones.
El dispositivo está conectado en paralelo en el circuito. Cuando el circuito funciona normalmente, se encuentra en estado de corte (estado de alta resistencia), lo que no afecta el funcionamiento normal del circuito. Cuando el circuito tiene una sobretensión anormal y alcanza su tensión de ruptura, cambia rápidamente de un estado de alta resistencia a un estado de alta resistencia. El estado de baja impedancia proporciona una ruta de conducción de baja impedancia para la corriente instantánea y, al mismo tiempo, fija el alto voltaje anormal dentro de un nivel seguro, protegiendo así el circuito integrado o circuito protegido; cuando la sobretensión anormal desaparece, vuelve al estado de alta impedancia y el circuito funciona normalmente.
Características del diodo TVS
Curva característica del diodo TVS
Principales parámetros característicos.
①Voltaje de estado apagado inverso (voltaje de corte) VRWM y corriente de fuga inversa IR: El voltaje de estado apagado inverso (voltaje de corte) VRWM indica el voltaje más alto en el que el tubo TVS no conduce y solo hay una pequeña corriente de fuga inversa por debajo de este voltaje IR.
②Voltaje de ruptura VBR: El voltaje cuando el tubo TVS pasa la corriente de prueba especificada IT, que es el voltaje de signo que indica que el tubo TVS está encendido (los números en los modelos de las series P4SMA, P6SMB, 1.5SMC, P4KE, P6KE y 1.5KE son el valor nominal del voltaje de ruptura, otras series de cifras son el valor del voltaje de estado apagado inverso).
La tensión de ruptura del tubo TVS tiene un rango de error de ±5% (el que no tiene "A" es ±10%).
③ Corriente de pico de pulso (IPP): La corriente de pico máxima de la onda de 10/1000 μs que el tubo TVS permite pasar (la corriente de pico de la onda de 8/20 μs es aproximadamente 5 veces mayor). Superar este valor puede causar daños permanentes. En la misma serie, cuanto mayor sea la tensión de ruptura del tubo, menor será la corriente de pico que permite pasar.
④Tensión de sujeción máxima VC: La tensión presentada en ambos extremos del tubo TVS cuando fluye la corriente de pico de pulso IPP.
⑤Potencia máxima del pulso Pm: La potencia máxima del pulso Pm se refiere al producto de la corriente máxima del pulso IPP de onda de 10/1000μs y el voltaje de sujeción máximo VC, es decir, Pm=IPP*VC.
Aplicaciones del diodo TVS
500. Selección de la corriente de pico de pulso IPP y la tensión máxima de sujeción VC: Cuando se utiliza el tubo TVS solo, se debe seleccionar el modelo de IPP adecuado según la sobrecorriente máxima que pueda aparecer en la línea. Cuando el tubo TVS se utiliza como segundo nivel de protección, generalmente es suficiente con 600 W a XNUMX W. Cabe destacar que la tensión máxima de sujeción VC en este caso no debe ser mayor que la sobretensión máxima (tensión de seguridad) que el equipo protegido puede soportar.
② Al proteger circuitos de transmisión de señales, se debe prestar atención a la frecuencia o velocidad de transmisión de la señal. Si la frecuencia de la señal (velocidad de transmisión) es ≥ 10 MHz (Mb/s), Cj debe ser ≤ 60 pF; si la frecuencia de la señal (velocidad de transmisión) es ≥ 100 MHz (Mb/s), Cj debe ser ≤ 20 pF. Si la frecuencia o velocidad de transmisión es alta, se deben seleccionar tubos en serie de baja capacitancia. Si la serie de baja capacitancia no cumple con los requisitos, el tubo TVS debe conectarse a un puente compuesto por diodos de recuperación rápida para reducir la capacitancia equivalente total y aumentar la frecuencia de la señal de transmisión. En el circuito que se muestra en la figura a continuación, la frecuencia de transmisión máxima puede superar los 20 MHz.
TVS1 protege todo el circuito, incluido el transformador.
El TVS2 proporciona un alto grado de protección para el circuito subsiguiente (todo el circuito excepto el transformador). Debido a la naturaleza física del transformador, que es una gran resistencia en serie, existe poca probabilidad de que el circuito se interrumpa al ser afectado por una sobretensión.
El TVS3 proporciona una protección integral para la carga. En este caso, se utilizan diodos TVS unipolares de menor coste. Si solo se utiliza TVS3 en el circuito, dado que el puente no está protegido por TVS, se debe utilizar un dispositivo con mayor relación de tensión y corriente para evitar daños.
El papel de los diodos TVS
En general, las funciones de los diodos TVS son:
(1) La adición de diodos TVS a las líneas de señal y potencia puede evitar que los microprocesadores o las microcomputadoras de un solo chip funcionen mal debido a sobretensiones instantáneas, como efectos de descarga electrostática, sobretensiones de CA y ruido de fuente de alimentación conmutada.
(2) La descarga electrostática puede liberar pulsos de más de 10000 60 V y 10 A, con una duración de 10 ms. Sin embargo, los dispositivos TTL generales, al encontrarse con pulsos de 30 V y más de XNUMX ms, pueden causar daños. El uso de diodos TVS puede absorber eficazmente los pulsos que dañarían los dispositivos y eliminar la interferencia (diafonía) causada por la conmutación entre buses.
(3) La colocación del diodo TVS entre la línea de señal y tierra puede evitar que el bus de datos y control se vean afectados por ruido innecesario.
Cómo funcionan los diodos TVS
El supresor de transitorios de tensión (TransientVoltageSuppressor) se conoce como tubo TVS. Sus características eléctricas están determinadas por el área de la unión PN, la concentración de dopaje y la resistencia de la oblea. Su capacidad para soportar sobretensiones es proporcional a su área de unión PN. El TVS se utiliza ampliamente en la protección de semiconductores y dispositivos sensibles, generalmente para la protección de fuentes de alimentación secundarias y circuitos de señal, y es antiestático. Se caracteriza por su rápida respuesta (nivel de ps), su pequeño tamaño, su alta potencia de pulso y su baja tensión de sujeción. Su potencia de pulso de onda de 10/1000 μs varía de 400 W a 30 kW, y su corriente pico de pulso varía de 0.52 A a 544 A; la tensión de ruptura tiene un rango de valores de 6.8 V a 550 V, lo que facilita su uso en circuitos con diversas tensiones.
El dispositivo está conectado en paralelo en el circuito. Cuando el circuito funciona normalmente, se encuentra en estado de corte (estado de alta resistencia), lo que no afecta el funcionamiento normal del circuito. Cuando el circuito tiene una sobretensión anormal y alcanza su tensión de ruptura, cambia rápidamente de un estado de alta resistencia a un estado de alta resistencia. El estado de baja impedancia proporciona una ruta de conducción de baja impedancia para la corriente instantánea y, al mismo tiempo, fija el alto voltaje anormal dentro de un nivel seguro, protegiendo así el circuito integrado o circuito protegido; cuando la sobretensión anormal desaparece, vuelve al estado de alta impedancia y el circuito funciona normalmente.
Características del diodo TVS
Curva característica del diodo TVS
Principales parámetros característicos.
①Voltaje de estado apagado inverso (voltaje de corte) VRWM y corriente de fuga inversa IR: El voltaje de estado apagado inverso (voltaje de corte) VRWM indica el voltaje más alto en el que el tubo TVS no conduce y solo hay una pequeña corriente de fuga inversa por debajo de este voltaje IR.
②Voltaje de ruptura VBR: El voltaje cuando el tubo TVS pasa la corriente de prueba especificada IT, que es el voltaje de signo que indica que el tubo TVS está encendido (los números en los modelos de las series P4SMA, P6SMB, 1.5SMC, P4KE, P6KE y 1.5KE son el valor nominal del voltaje de ruptura, otras series de cifras son el valor del voltaje de estado apagado inverso).
La tensión de ruptura del tubo TVS tiene un rango de error de ±5% (el que no tiene "A" es ±10%).
③ Corriente de pico de pulso (IPP): La corriente de pico máxima de la onda de 10/1000 μs que el tubo TVS permite pasar (la corriente de pico de la onda de 8/20 μs es aproximadamente 5 veces mayor). Superar este valor puede causar daños permanentes. En la misma serie, cuanto mayor sea la tensión de ruptura del tubo, menor será la corriente de pico que permite pasar.
④Tensión de sujeción máxima VC: La tensión presentada en ambos extremos del tubo TVS cuando fluye la corriente de pico de pulso IPP.
⑤Potencia máxima del pulso Pm: La potencia máxima del pulso Pm se refiere al producto de la corriente máxima del pulso IPP de onda de 10/1000μs y el voltaje de sujeción máximo VC, es decir, Pm=IPP*VC.
Aplicaciones del diodo TVS
500. Selección de la corriente de pico de pulso IPP y la tensión máxima de sujeción VC: Cuando se utiliza el tubo TVS solo, se debe seleccionar el modelo de IPP adecuado según la sobrecorriente máxima que pueda aparecer en la línea. Cuando el tubo TVS se utiliza como segundo nivel de protección, generalmente es suficiente con 600 W a XNUMX W. Cabe destacar que la tensión máxima de sujeción VC en este caso no debe ser mayor que la sobretensión máxima (tensión de seguridad) que el equipo protegido puede soportar.
② Al proteger circuitos de transmisión de señales, se debe prestar atención a la frecuencia o velocidad de transmisión de la señal. Si la frecuencia de la señal (velocidad de transmisión) es ≥ 10 MHz (Mb/s), Cj debe ser ≤ 60 pF; si la frecuencia de la señal (velocidad de transmisión) es ≥ 100 MHz (Mb/s), Cj debe ser ≤ 20 pF. Si la frecuencia o velocidad de transmisión es alta, se deben seleccionar tubos en serie de baja capacitancia. Si la serie de baja capacitancia no cumple con los requisitos, el tubo TVS debe conectarse a un puente compuesto por diodos de recuperación rápida para reducir la capacitancia equivalente total y aumentar la frecuencia de la señal de transmisión. En el circuito que se muestra en la figura a continuación, la frecuencia de transmisión máxima puede superar los 20 MHz.
TVS1 protege todo el circuito, incluido el transformador.
El TVS2 proporciona un alto grado de protección para el circuito subsiguiente (todo el circuito excepto el transformador). Debido a la naturaleza física del transformador, que es una gran resistencia en serie, existe poca probabilidad de que el circuito se interrumpa al ser afectado por una sobretensión.
El TVS3 proporciona una protección integral para la carga. En este caso, se utilizan diodos TVS unipolares de menor coste. Si solo se utiliza TVS3 en el circuito, dado que el puente no está protegido por TVS, se debe utilizar un dispositivo con mayor relación de tensión y corriente para evitar daños.
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