وظیفه دیودهای TVS چیست؟

صفحه اصلی اخبار مبانی الکترونیک وظیفه دیودهای TVS چیست؟

2022-11-18 990

تیوب TVS یک وسیله حفاظتی با کارایی بالا است. هنگامی که دو انتهای آن در معرض یک ضربه پر انرژی آنی قرار می گیرند، تیوب TVS می تواند فوراً ویژگی های مقاومت بالا خود را به ویژگی های کم مقاومت تبدیل کند، جریان های بزرگ را جذب کند و ولتاژ را در هر دو انتهای لوله TVS گیره دهد. در یک مقدار معین (مقدار ولتاژ مقاومت لوله TVS)، مدار عقب از ضربه انرژی بالا گذرا محافظت می شود و ایمنی مدار محافظت می شود. همانطور که در زیر نشان داده شده است. به بیان ساده، اگر ضربه ولتاژی که مدار می تواند تحمل کند بیشتر از DC24V نیست، یک لوله TVS 26 ولت را در منبع تغذیه جوش دهید. هنگامی که ولتاژ منبع تغذیه از 26 ولت تجاوز نمی کند، لوله TVS در حالت امپدانس بالا قرار دارد. پس از یک پالس بالاتر از 26 ولت، لوله TVS می تواند به سرعت ولتاژ مدار را به 24 ولت ببندد، بنابراین ایمنی برد مدار را تضمین می کند.

نقش دیودهای TVS
به طور کلی، عملکرد دیودهای TVS عبارتند از:
(1) اضافه کردن دیودهای TVS به خطوط سیگنال و برق میتواند از نقص عملکرد ریزپردازندهها یا میکروکامپیوترهای تک تراشهای به دلیل افزایش ناگهانی ولتاژ، مانند اثرات تخلیه الکترواستاتیکی، افزایش ولتاژ AC و نویز منبع تغذیه سوئیچینگ، جلوگیری کند.
(2) اثر تخلیه الکترواستاتیکی میتواند پالسهایی با بیش از 10000 ولت و 60 آمپر آزاد کند و به مدت 10 میلیثانیه دوام بیاورد؛ در حالی که دستگاههای TTL عمومی، هنگام مواجهه با پالسهای 10 ولتی با بیش از 30 میلیثانیه، منجر به آسیب میشوند. استفاده از دیودهای TVS میتواند پالسهایی را که به دستگاهها آسیب میرسانند، به طور مؤثر جذب کرده و تداخل (Crosstalk) ناشی از تعویض بین باسها را از بین ببرد.
(3) قرار دادن دیود TVS بین خط سیگنال و زمین میتواند از تأثیر نویزهای غیرضروری بر گذرگاه داده و کنترل جلوگیری کند.

نحوه عملکرد دیودهای TVS
سرکوبگر ولتاژ گذرا (TransientVoltageSuppressor) به عنوان لوله TVS شناخته میشود. ویژگیهای الکتریکی لوله TVS توسط ناحیه اتصال PN، غلظت آلایش و مقاومت ویفر تعیین میشود. توانایی آن در مقاومت در برابر جریان ضربهای متناسب با ناحیه اتصال PN آن است. TVS به طور گسترده در محافظت از نیمههادیها و دستگاههای حساس، معمولاً برای محافظت از منبع تغذیه ثانویه و مدارهای سیگنال و ضد الکتریسیته ساکن استفاده میشود. این ماده با پاسخ سریع (سطح ps)، اندازه کوچک، توان پالس بالا و ولتاژ کلمپ پایین مشخص میشود. توان پالس موج 10/1000μs آن از 400 وات تا 30 کیلووات متغیر است و جریان پیک پالس از 0.52 آمپر تا 544 آمپر متغیر است. ولتاژ شکست دارای مجموعهای از مقادیر از 6.8 ولت تا 550 ولت است که برای استفاده در مدارهایی با ولتاژهای مختلف مناسب است.
دستگاه به صورت موازی در مدار متصل می شود. هنگامی که مدار به طور عادی کار می کند، در حالت قطع است (وضعیت مقاومت بالا) که تاثیری بر عملکرد عادی مدار ندارد. هنگامی که مدار دارای اضافه ولتاژ غیرعادی است و به ولتاژ شکست خود می رسد، به سرعت از حالت مقاومت بالا به حالت مقاومت بالا تغییر می کند. حالت کم امپدانس یک مسیر رسانایی با امپدانس کم برای جریان لحظه ای فراهم می کند و در عین حال ولتاژ بالای غیرعادی را در یک سطح ایمن گیره می دهد و در نتیجه از آی سی یا مدار محافظت شده محافظت می کند. هنگامی که اضافه ولتاژ غیرعادی از بین می رود، به حالت امپدانس بالا باز می گردد و مدار به طور عادی کار می کند.

مشخصات دیود TVS

منحنی مشخصه دیود TVS
پارامترهای مشخصه اصلی
      ① ولتاژ حالت خاموش معکوس (ولتاژ قطع) VRWM و جریان نشتی معکوس IR: ولتاژ حالت خاموش معکوس (ولتاژ قطع) VRWM بالاترین ولتاژی را نشان میدهد که در آن لامپ TVS هدایت نمیکند و تنها یک جریان نشتی معکوس کوچک تحت این ولتاژ IR وجود دارد.
      ②ولتاژ شکست VBR: ولتاژی که لوله TVS از جریان تست مشخص شده IT عبور میکند، که ولتاژ علامتی است که نشان میدهد لوله TVS روشن است (اعداد موجود در مدلهای سری P4SMA، P6SMB، 1.5SMC، P4KE، P6KE و 1.5KE مقدار اسمی ولتاژ شکست هستند، سریهای دیگر ارقام مقدار ولتاژ حالت خاموش معکوس هستند).
ولتاژ شکست لامپ TVS دارای محدوده خطای ±5٪ است (ولتاژ بدون "A" ±10٪ است).
       ③ جریان پیک پالس IPP: حداکثر جریان پیک موج 10/1000 میکروثانیه که تیوب TVS اجازه عبور میدهد (جریان پیک موج 8/20 میکروثانیه حدود 5 برابر آن است)، تجاوز از این مقدار جریان ممکن است باعث آسیب دائمی شود. در همان سری، هرچه ولتاژ شکست تیوب بالاتر باشد، جریان پیک مجاز برای عبور کمتر است.
       ④ حداکثر ولتاژ مهار VC: ولتاژی که در دو انتهای لوله TVS هنگام عبور جریان پیک پالس IPP ارائه میشود.
       ⑤ اوج توان پالس Pm: توان پیک پالس Pm به حاصل ضرب جریان پیک پالس IPP 10/1000μs موج و حداکثر ولتاژ گیره VC، یعنی Pm=IPP*VC اشاره دارد.

کاربردهای دیود TVS
      ① انتخاب جریان پیک پالس IPP و حداکثر ولتاژ مهار VC: هنگامی که لوله TVS به تنهایی استفاده میشود، مدل مناسب IPP باید با توجه به حداکثر جریان موجی که ممکن است روی خط ظاهر شود، انتخاب شود. هنگامی که لوله TVS به عنوان سطح دوم حفاظت استفاده میشود، معمولاً 500W ~ 600W کافی است. لازم به ذکر است که حداکثر ولتاژ مهار VC در این زمان نباید بیشتر از حداکثر ولتاژ موجی (ولتاژ ایمنی) باشد که تجهیزات حفاظت شده میتوانند تحمل کنند.
       ② هنگام استفاده برای حفاظت مدار انتقال سیگنال، باید به فرکانس یا نرخ انتقال سیگنال ارسالی توجه شود. وقتی فرکانس سیگنال (نرخ انتقال) ≥ 10 مگاهرتز (مگابیت بر ثانیه)، Cj باید ≤ 60 پیکوفاراد باشد؛ وقتی فرکانس سیگنال (نرخ انتقال) ≥ 100 مگاهرتز (مگابیت بر ثانیه)، Cj باید ≤ 20 پیکوفاراد باشد. وقتی فرکانس سیگنال یا نرخ انتقال بالا باشد، باید لامپهای سری با ظرفیت کم انتخاب شوند. وقتی لامپهای سری با ظرفیت کم هنوز نمیتوانند الزامات را برآورده کنند، لامپ TVS باید به پل متشکل از دیودهای بازیابی سریع متصل شود تا ظرفیت معادل کل کاهش یافته و فرکانس سیگنال انتقال افزایش یابد. برای مدار نشان داده شده در شکل زیر، حداکثر فرکانس انتقال میتواند به بالای 20 مگاهرتز برسد.

TVS1 از کل مدار، از جمله ترانسفورماتور، محافظت میکند.
TVS2 درجه بالایی از حفاظت را برای مدار بعدی (کل مدار به جز ترانسفورماتور) فراهم میکند. با توجه به ماهیت فیزیکی ترانسفورماتور به عنوان یک مقاومت سری بزرگ، احتمال کمی وجود دارد که مدار هنگام برخورد با موج ولتاژ قطع شود.
TVS3 محافظت جامعی برای بار فراهم میکند. در اینجا از دیودهای تک قطبی TVS با هزینه کمتر استفاده میشود. اگر فقط TVS3 در مدار استفاده شود، از آنجایی که پل توسط TVS محافظت نمیشود، پل باید از دستگاهی با نسبت ولتاژ و جریان بالاتر استفاده کند تا از آسیب دیدن جلوگیری شود.

قبلی

قرار گرفتن در معرض کلمات کلیدی جستجوی محبوب برای محصولات Kinghelm

بعدی

سونگ شی‌کیانگ در مصاحبه‌ای با RTHK در مورد مسیر گسترش برندهای فناوری چینی در خارج از کشور در بحبوحه فرصت‌های APEC در شنژن صحبت کرد.