Quel est le rôle des diodes TVS ?

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2022-11-18 990

Le tube TVS est un dispositif de protection à haut rendement. Lorsque les deux extrémités sont soumises à un impact instantané à haute énergie, le tube TVS peut instantanément convertir ses caractéristiques de haute résistance en caractéristiques de faible résistance, absorber des courants importants et fixer la tension aux deux extrémités du tube TVS. À une certaine valeur (la valeur de tension de tenue du tube TVS), le circuit arrière est protégé de l'impact des hautes énergies transitoires et la sécurité du circuit est protégée. Comme indiqué ci-dessous. Pour faire simple, si l'impact de tension que le circuit peut supporter n'est pas supérieur à DC24V, alors soudez un tube TVS 26V au niveau de l'alimentation. Lorsque la tension d'alimentation ne dépasse pas 26 V, le tube TVS est dans un état de haute impédance ; Après une impulsion supérieure à 26 V, le tube TVS peut rapidement maintenir la tension du circuit à 24 V, assurant ainsi la sécurité du circuit imprimé.

Le rôle des diodes TVS
En général, les fonctions des diodes TVS sont :
(1) L'ajout de diodes TVS aux lignes de signal et d'alimentation peut empêcher les microprocesseurs ou les micro-ordinateurs monopuce de mal fonctionner en raison de surtensions instantanées, telles que les effets de décharge électrostatique, les surtensions CA et le bruit de l'alimentation à découpage.
(2) L'effet de décharge électrostatique peut libérer des impulsions de plus de 10000 60 V et 10 A, d'une durée de 10 ms. En revanche, les dispositifs TTL classiques, soumis à des impulsions de 30 V pendant plus de XNUMX ms, peuvent être endommagés. L'utilisation de diodes TVS permet d'absorber efficacement les impulsions susceptibles d'endommager les dispositifs et d'éliminer les interférences (diaphonie) causées par la commutation entre les bus.
(3) Le placement de la diode TVS entre la ligne de signal et la terre peut empêcher le bus de données et de contrôle d'être affecté par un bruit inutile.

Comment fonctionnent les diodes TVS
Le suppresseur de tension transitoire (TransientVoltageSuppressor) est appelé tube TVS. Ses caractéristiques électriques sont déterminées par la surface de la jonction PN, la concentration de dopage et la résistance de la plaquette. Sa capacité à supporter les surintensités est proportionnelle à la surface de la jonction PN. Le TVS est largement utilisé dans la protection des semi-conducteurs et des dispositifs sensibles, notamment pour la protection des circuits d'alimentation et de signal secondaires, et pour ses propriétés antistatiques. Il se caractérise par une réponse rapide (niveau ps), une petite taille, une puissance d'impulsion élevée et une faible tension de blocage. Sa puissance d'impulsion de 10/1000 μs varie de 400 W à 30 kW, et son courant de crête de 0.52 A à 544 A ; sa tension de claquage varie de 6.8 V à 550 V, ce qui le rend idéal pour les circuits à tensions variables.
L'appareil est connecté en parallèle dans le circuit. Lorsque le circuit fonctionne normalement, il est dans l'état de coupure (état de haute résistance), ce qui n'affecte pas le fonctionnement normal du circuit. Lorsque le circuit présente une surtension anormale et atteint sa tension de claquage, il passe rapidement d'un état à haute résistance à un état à haute résistance. L'état de faible impédance fournit un chemin de conduction à faible impédance pour le courant instantané et maintient en même temps la haute tension anormale à un niveau sûr, protégeant ainsi le circuit intégré ou le circuit protégé ; lorsque la surtension anormale disparaît, elle revient à l'état de haute impédance et le circuit fonctionne normalement.

Caractéristiques des diodes TVS

Courbe caractéristique de la diode TVS
Principaux paramètres caractéristiques
      1Tension inverse à l'état bloqué (tension de coupure) VRWM et courant de fuite inverse IR : La tension inverse à l'état bloqué (tension de coupure) VRWM indique la tension la plus élevée à laquelle le tube TVS ne conduit pas, et il n'y a qu'un petit courant de fuite inverse sous cette tension IR.
      ②Tension de claquage VBR : La tension lorsque le tube TVS passe le courant de test spécifié IT, qui est la tension de signe indiquant que le tube TVS est allumé (les nombres dans les modèles des séries P4SMA, P6SMB, 1.5SMC, P4KE, P6KE et 1.5KE sont la valeur nominale de la tension, les autres séries de chiffres sont la valeur de tension à l'état bloqué inverse).
La tension de claquage du tube TVS a une plage d'erreur de ±5% (celle sans "A" est de ±10%).
       ③ Courant de crête d'impulsion IPP : Courant de crête maximal de l'onde 10/1000 μs autorisé par le tube TVS (le courant de crête de l'onde 8/20 μs est environ cinq fois supérieur). Un dépassement de cette valeur peut entraîner des dommages permanents. Dans la même série, plus la tension de claquage du tube est élevée, plus le courant de crête autorisé est faible.
       ④Tension de serrage maximale VC : La tension présentée aux deux extrémités du tube TVS lorsque le courant de crête d'impulsion IPP circule.
       ⑤Puissance de crête d'impulsion Pm : La puissance de crête d'impulsion Pm fait référence au produit du courant de crête d'impulsion IPP d'une onde de 10/1000 μs et de la tension de serrage maximale VC, c'est-à-dire Pm=IPP*VC.

Applications des diodes TVS
      500. Sélection du courant de crête d'impulsion IPP et de la tension de blocage maximale VC : Lorsque le tube TVS est utilisé seul, le modèle d'IPP approprié doit être sélectionné en fonction du courant de surtension maximal susceptible d'apparaître sur la ligne. Lorsque le tube TVS est utilisé comme deuxième niveau de protection, une puissance de 600 W à XNUMX W est généralement suffisante. Il est à noter que la tension de blocage maximale VC ne doit pas être supérieure à la surtension maximale (tension de sécurité) supportée par l'équipement protégé.
       10. Lors de la protection d'un circuit de transmission de signaux, il est important de tenir compte de la fréquence ou du débit du signal transmis. Lorsque la fréquence du signal (débit de transmission) est ≥ 60 MHz (Mb/s), Cj doit être ≤ 100 pF ; lorsque la fréquence du signal (débit de transmission) est ≥ 20 MHz (Mb/s), Cj doit être ≤ 20 pF. Lorsque la fréquence du signal ou le débit de transmission est élevé, il est conseillé de choisir des tubes série à faible capacité. Si ces tubes ne répondent toujours pas aux exigences, le tube TVS doit être connecté à un pont composé de diodes à rétablissement rapide afin de réduire la capacité équivalente totale et d'augmenter la fréquence du signal de transmission. Pour le circuit illustré ci-dessous, la fréquence de transmission maximale peut dépasser XNUMX MHz.

TVS1 protège l'ensemble du circuit, y compris le transformateur.
Le TVS2 offre un haut degré de protection au circuit suivant (l'ensemble du circuit, à l'exception du transformateur). Le transformateur étant une grande résistance série, le risque de coupure du circuit en cas de surtension est faible.
TVS3 assure une protection complète de la charge. Des diodes TVS unipolaires, moins coûteuses, sont utilisées. Si seul TVS3 est utilisé dans le circuit, le pont n'étant pas protégé par TVS, il est recommandé d'utiliser un dispositif présentant un rapport tension/courant plus élevé pour éviter tout dommage.

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