Jaka jest funkcja diod TVS?

Home Wiadomości Podstawy elektroniki Jaka jest funkcja diod TVS?

2022-11-18 990

Rura TVS jest urządzeniem ochronnym o wysokiej skuteczności. Kiedy oba końce zostaną poddane natychmiastowemu uderzeniu o wysokiej energii, lampa TVS może natychmiast przekształcić swoją charakterystykę o wysokiej rezystancji w charakterystykę o niskiej rezystancji, pochłonąć duże prądy i obciążyć napięcie na obu końcach lampy TVS. Przy określonej wartości (wartość napięcia wytrzymywanego lampy TVS) tylny obwód jest chroniony przed wpływem przejściowej wysokiej energii i chronione jest bezpieczeństwo obwodu. Jak pokazano niżej. Mówiąc najprościej, jeśli udar napięciowy, jaki wytrzyma obwód, nie jest większy niż 24V DC, to przy zasilaczu przyspawaj lampę TVS 26V. Gdy napięcie zasilania nie przekracza 26 V, lampa TVS znajduje się w stanie wysokiej impedancji; Po impulsie większym niż 26V lampa TVS może szybko zacisnąć napięcie w obwodzie do 24V, zapewniając w ten sposób bezpieczeństwo płytki drukowanej.

Rola diod TVS
Ogólnie rzecz biorąc, funkcjami diod TVS są:
(1) Dodanie diod TVS do linii sygnałowych i zasilających może zapobiec nieprawidłowemu działaniu mikroprocesorów lub mikrokomputerów jednoprocesorowych na skutek chwilowych przepięć, takich jak wyładowania elektrostatyczne, przepięcia prądu przemiennego i szumy zasilacza impulsowego.
(2) Zjawisko wyładowania elektrostatycznego może powodować generowanie impulsów o napięciu ponad 10000 V i natężeniu 60 A, trwających 10 ms; podczas gdy typowe urządzenia TTL, napotykając impulsy 10 V trwające dłużej niż 30 ms, ulegają uszkodzeniu. Zastosowanie diod TVS pozwala skutecznie absorbować impulsy, które mogłyby uszkodzić urządzenia, i eliminować zakłócenia (przesłuchy) spowodowane przełączaniem między magistralami.
(3) Umieszczenie diody TVS pomiędzy linią sygnałową a masą pozwala zapobiec wpływowi niepotrzebnych zakłóceń na magistralę danych i sterowania.

Jak działają diody TVS
Tłumik napięcia przejściowego (TransientVoltageSuppressor) jest nazywany lampą TVS. Charakterystyka elektryczna lampy TVS jest determinowana przez powierzchnię złącza PN, stężenie domieszek i rezystancję płytki. Jej zdolność do wytrzymywania prądu udarowego jest proporcjonalna do powierzchni złącza PN. Lampa TVS jest szeroko stosowana w ochronie półprzewodników i urządzeń wrażliwych, zazwyczaj do ochrony wtórnych obwodów zasilania i sygnałowych oraz antystatyki. Charakteryzuje się szybką reakcją (poziom PS), małymi rozmiarami, dużą mocą impulsu i niskim napięciem zaciskania. Moc impulsu 10/1000 μs mieści się w zakresie od 400 W do 30 kW, a szczytowy prąd impulsu od 0.52 A do 544 A; napięcie przebicia waha się w zakresie od 6.8 V do 550 V, co jest wygodne w stosowaniu w obwodach o różnych napięciach.
Urządzenie jest połączone równolegle w obwodzie. Gdy obwód pracuje normalnie, znajduje się w stanie odcięcia (stan wysokiej rezystancji), co nie ma wpływu na normalną pracę obwodu. Kiedy w obwodzie występuje nienormalne przepięcie i osiąga napięcie przebicia, szybko zmienia się ze stanu o wysokiej rezystancji w stan o wysokiej rezystancji. Stan niskiej impedancji zapewnia ścieżkę przewodzenia prądu chwilowego o niskiej impedancji, a jednocześnie utrzymuje nienormalnie wysokie napięcie na bezpiecznym poziomie, chroniąc w ten sposób chroniony układ scalony lub obwód; gdy nienormalne przepięcie zniknie, powraca do stanu wysokiej impedancji, a obwód działa normalnie.

Charakterystyka diody TVS

Krzywa charakterystyczna diody TVS
Główne parametry charakterystyczne
      ①Napięcie odwrotne stanu wyłączenia (napięcie odcięcia) VRWM i prąd upływu wstecznego IR: Napięcie odwrotne stanu wyłączenia (napięcie odcięcia) VRWM oznacza najwyższe napięcie, przy którym lampa TVS nie przewodzi, a poniżej tego napięcia występuje tylko niewielki prąd upływu wstecznego IR.
      ②Napięcie przebicia VBR: Napięcie, gdy lampa TVS przepływa przez określony prąd testowy IT, który jest napięciem znaku wskazującym, że lampa TVS jest włączona (liczby w modelach serii P4SMA, P6SMB, 1.5SMC, P4KE, P6KE i 1.5KE oznaczają znamionową wartość napięcia przebicia, inne serie liczb oznaczają odwrotną wartość napięcia w stanie wyłączonym).
Napięcie przebicia lampy TVS charakteryzuje się błędem pomiaru wynoszącym ±5% (bez „A” – ±10%).
       ③Prąd szczytowy impulsu IPP: Maksymalny prąd szczytowy fali 10/1000 μs, jaki przepuszcza lampa TVS (prąd szczytowy fali 8/20 μs jest około 5 razy większy). Przekroczenie tej wartości prądu może spowodować trwałe uszkodzenie. W tym samym szeregu, im wyższe napięcie przebicia lampy, tym mniejszy prąd szczytowy, jaki może przepływać.
       ④Maksymalne napięcie zaciskowe VC: Napięcie występujące na obu końcach rury TVS w momencie przepływu szczytowego prądu impulsowego IPP.
       ⑤Moc szczytowa impulsu Pm: Szczytowa moc impulsu Pm odnosi się do iloczynu szczytowego prądu impulsu IPP fali 10/1000μs i maksymalnego napięcia ograniczającego VC, to znaczy Pm=IPP*VC.

Zastosowania diod TVS
      ①Dobór prądu szczytowego impulsu IPP i maksymalnego napięcia zaciskania VC: W przypadku stosowania samej lampy TVS, odpowiedni model IPP należy dobrać w oparciu o maksymalny prąd udarowy, jaki może wystąpić w linii. W przypadku stosowania lampy TVS jako drugiego stopnia zabezpieczenia, zazwyczaj wystarczająca jest moc 500–600 W. Należy pamiętać, że maksymalne napięcie zaciskania VC w tym przypadku nie powinno być większe niż maksymalne napięcie udarowe (napięcie bezpieczeństwa), jakie może wytrzymać chroniony sprzęt.
       ② W przypadku stosowania do ochrony obwodu transmisji sygnału, należy zwrócić uwagę na częstotliwość lub szybkość transmisji przesyłanego sygnału. Gdy częstotliwość sygnału (szybkość transmisji) ≥ 10 MHz (Mb/s), Cj powinno być ≤ 60 pF; gdy częstotliwość sygnału (szybkość transmisji) ≥ 100 MHz (Mb/s), Cj powinno być ≤ 20 pF. Gdy częstotliwość sygnału lub szybkość transmisji jest wysoka, należy wybrać lampy szeregowe o małej pojemności. Gdy seria o małej pojemności nadal nie spełnia wymagań, lampę TVS należy podłączyć do mostka składającego się z diod szybkiego odzyskiwania w celu zmniejszenia całkowitej pojemności zastępczej i zwiększenia częstotliwości sygnału transmisyjnego. W przypadku układu pokazanego na poniższym rysunku maksymalna częstotliwość transmisji może osiągnąć ponad 20 MHz.

TVS1 chroni cały obwód łącznie z transformatorem.
TVS2 zapewnia wysoki stopień ochrony obwodu wtórnego (całego obwodu z wyjątkiem transformatora). Ze względu na fizyczną naturę transformatora, charakteryzującą się dużą rezystancją szeregową, ryzyko przerwania obwodu w przypadku przepięcia jest niewielkie.
Diody TVS3 zapewniają kompleksową ochronę obciążenia. W tym przypadku stosowane są tańsze, unipolarne diody TVS. Jeśli w obwodzie stosowany jest tylko układ TVS3, ponieważ mostek nie jest chroniony przez diody TVS, należy zastosować w nim element o wyższym stosunku napięcia do prądu, aby zapobiec uszkodzeniom.

Poprzednie

Następna

Song Shiqiang udzielił wywiadu RTHK, w którym opowiedział o drodze ekspansji zagranicznej chińskich marek technologicznych w kontekście możliwości, jakie daje region APEC w Shenzhen