מה תפקידן של דיודות TVS?

עמוד הבית חדשות יסודות אלקטרוניקה מה תפקידן של דיודות TVS?

2022-11-18 990

צינור ה-TVS הוא מכשיר הגנה בעל יעילות גבוהה. כאשר שני הקצוות נתונים לפגיעה מיידית באנרגיה גבוהה, שפופרת ה-TVS יכולה להמיר באופן מיידי את מאפייני ההתנגדות הגבוהה שלו למאפיינים בעלי התנגדות נמוכה, לספוג זרמים גדולים ולהדק את המתח בשני קצותיו של שפופרת ה-TVS. בערך מסוים (ערך המתח של צינור ה-TVS), המעגל האחורי מוגן מהשפעת אנרגיה גבוהה חולפת ובטיחות המעגל מוגנת. כפי שמוצג מטה. במילים פשוטות, אם השפעת המתח שהמעגל יכול לעמוד בו אינה גבוהה מ-DC24V, אז לרתך צינור TVS 26V בספק הכוח. כאשר מתח אספקת החשמל אינו עולה על 26V, צינור ה-TVS נמצא במצב עכבה גבוהה; לאחר דופק גבוה מ-26V, צינור ה-TVS יכול להדק במהירות את מתח המעגל ל-24V, ובכך להבטיח את בטיחות המעגל.

תפקידן של דיודות TVS
באופן כללי, הפונקציות של דיודות TVS הן:
(1) הוספת דיודות TVS לקווי איתות וחשמל יכולה למנוע תקלות במיקרו-מעבדים או במחשבים בעלי שבב יחיד עקב נחשולי מתח מיידיים, כגון אפקטים של פריקה אלקטרוסטטית, נחשולי מתח AC ורעשי ספק כוח ממותגים.
(2) אפקט הפריקה האלקטרוסטטית יכול לשחרר פולסים של יותר מ-10000V ו-60A, ויכול להימשך 10ms; בעוד שמכשירי TTL כלליים, כאשר הם נתקלים בפולסים של 10V של יותר מ-30ms, יובילו נזק. השימוש בדיודות TVS יכול לספוג ביעילות פולסים שעלולים לגרום נזק למכשירים ולבטל הפרעות (Crosstalk) הנגרמות על ידי מעבר בין אפיקים.
(3) הצבת דיודת ה-TVS בין קו האות לאדמה יכולה למנוע את השפעת אפיק הנתונים והבקרה מרעש מיותר.

כיצד דיודות TVS פועלות
מדכא מתח חולף (TransientVoltageSuppressor) מכונה צינור TVS. המאפיינים החשמליים של צינור TVS נקבעים על ידי שטח צומת ה-PN, ריכוז הסימום והתנגדות הפרוסות. יכולתו לעמוד בזרם נחשול פרופורציונלי לשטח צומת ה-PN שלו. TVS נמצא בשימוש נרחב בהגנה על מוליכים למחצה והתקנים רגישים, בדרך כלל להגנה על ספקי כוח משניים ומעגלי אותות, ובהגנה מפני סטטיות. הוא מאופיין בתגובה מהירה (רמת ps), גודל קטן, הספק פולס גבוה ומתח הידוק נמוך. הספק הפולס שלו בגל 10/1000μs נע בין 400W ל-30KW, וזרם שיא הפולס נע בין 0.52A ל-544A; מתח הפריצה נע בין 6.8V ל-550V, דבר הנוח לשימוש במעגלים עם מתחים שונים.
המכשיר מחובר במקביל במעגל. כאשר המעגל פועל כרגיל, הוא נמצא במצב ניתוק (מצב התנגדות גבוהה), אשר אינו משפיע על הפעולה הרגילה של המעגל. כאשר למעגל יש מתח יתר חריג ומגיע למתח התפרקות שלו, הוא משתנה במהירות ממצב התנגדות גבוהה למצב התנגדות גבוהה. מצב העכבה הנמוכה מספק נתיב הולכה עם עכבה נמוכה עבור הזרם המיידי, ובאותו זמן מהדק את המתח הגבוה החריג ברמה בטוחה, ובכך מגן על ה-IC או המעגל המוגן; כאשר מתח היתר החריג נעלם, הוא חוזר למצב עכבה גבוהה, והמעגל פועל כרגיל.

מאפייני דיודת TVS

עקומת אופיינית דיודת TVS
פרמטרים אופייניים עיקריים
      ①מתח כיבוי הפוך (מתח חיתוך) VRWM וזרם דליפה הפוך IR: מתח כיבוי הפוך (מתח חיתוך) VRWM מציין את המתח הגבוה ביותר שבו צינור ה-TVS אינו מוליך, ויש רק זרם דליפה הפוך קטן מתחת למתח זה IR.
      ②מתח פריצה VBR: המתח כאשר צינור ה-TVS עובר את זרם הבדיקה שצוין IT, שהוא מתח הסימן המציין שצינור ה-TVS מופעל (המספרים בסדרות P4SMA, P6SMB, 1.5SMC, P4KE, P6KE ו-1.5KE הם ערך נומינלי של המתח הפירוק, סדרות ספרות אחרות הן ערך מתח במצב כבוי הפוך).
מתח הפריצה של צינור ה-TVS הוא בעל טווח שגיאה של ±5% (זה שאין בו "A" הוא ±10%).
       ③ זרם שיא דופק IPP: זרם השיא המקסימלי של גל 10/1000μs שצינור ה-TVS מאפשר לעבור (זרם השיא של גל 8/20μs הוא פי 5 בערך), חריגה מערך זרם זה עלולה לגרום נזק קבוע. באותה סדרה, ככל שמתח הפריצה של הצינור גבוה יותר, כך זרם השיא המותר לעבור קטן יותר.
       ④מתח הידוק מקסימלי VC: המתח המוצג בשני קצוות צינור ה-TVS כאשר זרם שיא הפולס IPP זורם.
       ⑤הספק שיא הדופק Pm: הספק שיא הדופק Pm מתייחס למכפלה של שיא זרם הדופק IPP של גל 10/1000μs ומתח ההידוק המרבי VC, כלומר Pm=IPP*VC.

יישומי דיודה TVS
      ①בחירת זרם שיא הדופק IPP ומתח ההידוק המרבי VC: כאשר משתמשים בצינור TVS בלבד, יש לבחור את דגם ה-IPP המתאים בהתאם לזרם הנחשול המרבי שעשוי להופיע בקו. כאשר משתמשים בצינור TVS כרמת הגנה שנייה, בדרך כלל 500W ~ 600W מספיקים. יש לציין כי מתח ההידוק המרבי VC בשלב זה לא צריך להיות גדול ממתח הנחשול המרבי (מתח בטיחות) שהציוד המוגן יכול לעמוד בו.
       ② כאשר משתמשים בו להגנה על מעגל שידור אותות, יש לשים לב לתדר או לקצב השידור של האות המשודר. כאשר תדר האות (קצב השידור) ≥ 10MHz (Mb/s), Cj צריך להיות ≤ 60pF; כאשר תדר האות (קצב השידור) ≥ 100MHz (Mb/s), Cj צריך להיות ≤ 20pF. כאשר תדר האות או קצב השידור גבוהים, יש לבחור בשפופרות סדרה בעלות קיבוליות נמוכה. כאשר הסדרה בעלת הקיבוליות הנמוכה עדיין אינה יכולה לעמוד בדרישות, יש לחבר את שפופרת ה-TVS לגשר המורכב מדיודות התאוששות מהירה כדי להפחית את הקיבוליות הכוללת המקבילה ולהגדיל את תדר אות השידור. עבור המעגל המוצג באיור למטה, תדר השידור המרבי יכול להגיע מעל 20MHz.

TVS1 מגן על כל המעגל כולל השנאי.
TVS2 מספק רמת הגנה גבוהה למעגל הבא (כל המעגל למעט השנאי). בשל אופיו הפיזי של השנאי כהתנגדות טורית גדולה, יש סיכוי קלוש לפריצת המעגל כאשר הוא נפגע מנחשול מתח.
TVS3 מספק הגנה מקיפה לעומס. כאן, נעשה שימוש בדיודות TVS חד-קוטביות בעלות נמוכה יותר. אם משתמשים רק ב-TVS3 במעגל, מכיוון שהגשר אינו מוגן על ידי TVS, הגשר צריך להשתמש בהתקן בעל יחס מתח וזרם גבוה יותר כדי למנוע נזק.

חשיפת מילות מפתח פופולריות לחיפוש עבור מוצרי Kinghelm

הַבָּא

סונג שי-צ'יאנג התראיין ל-RTHK, ודיבר על מסלול ההתרחבות מעבר לים של מותגי טכנולוגיה סיניים על רקע הזדמנויות APEC בשנג'ן.