Tvs диод: обзор основных серий TVS-диодов от Littelfuse

Супрессор. Защитный диод.

Обозначение, параметры и применение защитных диодов

Среди всего многообразия полупроводниковых приборов, наверное, самая большая семья у диодов. Диоды Шоттки, диоды Ганна, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения.

Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (Transient Voltage Suppressor). Очень часто TVS-диоды называют по маркам производителей: TRANSIL, INSEL.

В технической литературе и среди радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон, TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.

Рассмотрим, что же такое TVS-диод, его принцип действия, в каких схемах и для каких целей используется.

TVS-диоды были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.

Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. Поскольку на промышленных предприятиях комплексная защита имеется, а жилые дома в этом случае совершенно не защищены.

По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.

Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.

Обозначение на схеме.

На принципиальных схемах супрессор (ака защитный диод) обозначается так (VD1, VD2 — симметричные; VD3 — однонаправленные).

Принцип работы супрессора (защитного диода).

У TVS-диодов ярко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда электрического импульса превысит паспортное напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. То есть TVS-диод ограничит импульс напряжения до нормальной величины, а “излишки” уходят на корпус (землю) через диод. Более наглядно процесс выглядит на рисунке.

До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.

Предохранительные диоды выпускаются как несимметричные (однонаправленные), так и симметричные (двунаправленные). Симметричные могут работать в цепях с двуполярными напряжениями, а несимметричные только с напряжением одной полярности. Ещё одна типовая схема подключения (для двунаправленного диода).

Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.

В случае повышения входного напряжения прибор за очень короткое время уменьшает своё сопротивление. Ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя. Поскольку супрессор срабатывает очень быстро, то оборудованию не наносится вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.

Основные электрические параметры супрессоров.

• U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как V_BR (Breakdown Voltage). Это значение напряжения, при котором диод резко открывается и отводит опасный импульс тока на общий провод («на землю»).

• I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение – I_R (Max. Reverse Leakage Current). Так же может обозначаться как I_RM.

• U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре V_RWM (Working Peak Reverse Voltage). Может обозначаться как V_RM.

• U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как V_CL или V_C – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage.

• I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается как I_PP (Max. Peak Pulse Current). Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!

• P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова Suppressor, что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (P_PP).

  Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (V_CL) и I огр. мах. (I_PP).

Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.

ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)

ВАХ двунаправленного супрессора

Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.

Например, при длительности импульса 50 микросекунд диод типа SMBJ 12A выдерживает импульсный ток, превышающий номинальный почти в четыре раза.

Очень хорошо зарекомендовали себя малогабаритные диоды TRANSZORB^TM серии 1.5КЕ6.8 – 1.5КЕ440 (С)A. Они выпускаются как в симметричном, так и в несимметричном исполнении. Для симметричного диода к обозначению добавляется буква С или СА. У этой серии большой диапазон рабочих напряжений от 5,0 до 376 вольт, малое время срабатывания 1*10-9 сек, способность к подавлению импульсов большой мощности до 1500 Вт. Они прекрасно зарекомендовали себя в схемах защиты телевизионного, цифрового и другого современного оборудования.

Диоды выпускаются в корпусе DO-201.

Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.

На корпусе указана маркировка защитного диода, в которой зашифрованы его основные параметры.

Диоды TRANSIL^TM фирмы THOMSON широко используются для защиты автомобильной электроники от перенапряжений. Самым сильным источником электрических импульсов является система зажигания. Для защиты автомобильного музыкального центра достаточно одного диода TRANSIL^TM.

Двунаправленные диоды TRANSIL^TM 1.5КЕ440СА с успехом применяются для защиты бытовой электронной аппаратуры в сетях 220 вольт. Их применение наиболее эффективно для защиты объектов, которые подключены к воздушным линиям. В этом случае будет защита и от атмосферных электрических импульсов и от импульсных перенапряжений по цепям питания.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Подразделение защиты: TVS-диоды от Bourns

4 февраля 2015

Поглощение и рассеивание энергии импульса помехи – основное назначение TVS-диодов, изделий, повсеместно применяемых в современной электронике. Компания Bourns предлагает широкую линейку TVS-диодов, – от классических до сверхмощных, – включая диоды и сборки в миниатюрных корпусах, адаптированные под высокоскоростные цифровые линии связи.

Минимизация энергопотребления и развитие коммуникационных возможностей электронных устройств остро поднимают проблематику уязвимости компонентов к воздействию наведенных импульсов помех, перенапряжений и электростатических разрядов. Импульсные микро- и наносекундные помехи, помимо всего прочего, имеют весьма неприятное свойство проникать через паразитную емкость дросселей, фильтров, трансформаторов в чувствительные узлы электронных схем и вызывать необратимые повреждения. Разработчики 70-х и 80-х годов могут вспомнить множество историй, когда на испытательных стендах или промышленных объектах велась настоящая борьба за живучесть электроники, которая, увы, не всегда заканчивалась положительно.

Это предопределило появление новых классов устройств – ограничителей напряжения, способных за короткий промежуток времени поглотить значительную энергию импульса помехи, ограничив напряжение на электронной схеме до безопасных значений.

TVS-диоды (Transient Voltage Suppressor) – полупроводниковые устройства, основное назначение которых – ограничивать напряжение на защищаемом участке электронной схемы до безопасных значений, при этом поглощая и рассеивая энергию импульса помехи. По принципу действия TVS-диоды похожи на традиционные стабилитроны, работают на обратной ветви вольтамперной характеристики, но предназначены для значительных импульсных нагрузок. Что, впрочем, не мешает в некоторых приложениях использовать TVS-диоды в качестве мощных стабилитронов, если не нужны малый температурный дрейф или малый разброс напряжений стабилизации. Принцип применения TVS-диода в качестве защитного элемента заключается в том, что он закрыт до момента воздействия помехи, и не участвует в работе схемы (емкостная составляющая не рассматривается, об этом – ниже). Другими словами, через него не протекают рабочие токи, температура p-n-перехода защитного диода равна температуре окружающей среды. Импульс перенапряжения вызывает лавинный пробой в структуре TVS-диода, через него протекает ток помехи, обусловленный эквивалентным сопротивлением источника помехи, при этом напряжение на диоде ограничивается в соответствие с его внутренней структурой. В результате защищаемый участок схемы не подвергается воздействию высокого напряжения, энергия помехи рассеивается. На рисунке 1 показан пример воздействия импульсной помехи на цепь, защищаемую TVS-диодом.

Рис. 1. Иллюстрация работы TVS-диода в цепи

Кроме нагрузки и ограничителя напряжения, в схеме показано также последовательное сопротивление (Rпосл.), которое почти всегда присутствует в реальных устройствах в виде предохранителя, контактного сопротивления разъема, внутриблочных соединений или специально установленного разработчиком резистора. Это сопротивление, наряду с эквивалентным сопротивлением источника помехи (в случае, когда этот параметр можно оценить, например в модели Human Body Model (рисунок 2), имитирующей заряд тела человека для электростатических разрядов), позволяет определить амплитуду тока через защитный диод и тем самым вычислить мощность, на которую следует выбирать элементы защиты.

Рис. 2. Human Body Model

Главная особенность TVS-диодов – экстремально высокое быстродействие[1], – фактически предопределила их области применения: защиту чувствительных к перенапряжению элементов схемы, где важно не допустить импульса помехи длительностью менее десятков наносекунд, при этом энергия помехи составляет сотни Вт. Это, в первую очередь, защита коммуникационных портов от статических разрядов, а также вторая или третья ступень комплексных схем защиты, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. Трехступенчатая схема защиты чувствительного элемента

В случае, когда требуется защита от электростатических разрядов, TVS-диоды подключаются без ограничительных последовательных резисторов, что важно для функционирования некоторых устройств, например, портов USB.

В случае проектирования схем защиты от импульсных помех, вызванных аварийными ситуациями, грозовыми разрядами, переходными процессами в линиях связи и так далее, приходится прибегать к дополнительным мерам, поскольку неопределенность с эквивалентным сопротивлением источника помехи значительно более высокая, чем в случае с электростатическим разрядом или мощность источника помехи значительно превосходит допустимую мощность защитных элементов. Например, при известной максимально допустимой амплитуде импульса перенапряжения устанавливаются последовательные резисторы, которые ограничивают ток через TVS-диод. Трехступенчатая схема защиты, показанная на рисунке 3, сочетает в себе газоразрядник, варистор и TVS-диод, что позволяет эффективно распределить энергию импульса помехи между защитными элементами. Наиболее короткий фронт импульса (1 нс) вызывает срабатывание TVS-диода, далее срабатывает варистор (25…100 нс), который, как правило, имеет более высокую рассеиваемую мощность, и основная энергия поглощается в газовом разряднике (скорость срабатывания 0,1…1 мкс).

Последовательные резисторы Rmov и Rtvs обеспечивают режим работы защитных элементов и последовательность их срабатывания. TVS-диод, являющийся третьей, самой быстродействующей ступенью, осуществляет «чистовое» ограничение импульса помехи. Конструкторы данных приборов стремились подчеркнуть данный параметр наряду со стремлением увеличить его пиковую нагрузочную способность. В результате из-за значительной площади кристалла электрическая емкость TVS-диода на порядок выше емкости типового стабилитрона.

С точки зрения ограничения импульсов данная особенность идет только на пользу – фактически, параллельно с быстродействующим полупроводником существует виртуальный высококачественный конденсатор, который дополнительно интегрирует короткие импульсные помехи. Это хорошо, когда речь идет о защите низкоскоростных линий связи или цепей питания. Но в защите нуждаются также и скоростные линии связи, для которых вносимая TVS-диодами емкость становится критичной.

Для этого производители предложили серии ограничителей напряжения с пониженной емкостью, но они, как правило, имеют небольшие значения пиковой рассеиваемой мощности. Если требуется защитить высокоскоростную линию более мощным супрессором, то применяются диодные и диодно-мостовые схемы, которые позволяют минимизировать влияние высокой собственной емкости защитного элемента на линию связи. Выбор диодов для мостовой схемы – отдельная задача для разработчика, поскольку, с одной стороны, диоды должны выдерживать большие импульсные токи и не уступать в быстродействии супрессору, с другой – иметь малую емкость перехода и малые значения токов утечки. Чаще всего в таких схемах применяются диоды Шоттки, что позволяет получить нужные характеристики, но требует дополнительного места на печатной плате. У некоторых производителей подобные решения оформлены в виде диодно-супрессорных сборок, специально предназначенных для защиты высокоскоростных цепей. Компания Bourns, например, предлагает сборки серии CDSOT236 для защиты портов Ethernet или HDMI, сборки серии CDDFN для USB3.0 и так далее.

Резюмируя вышесказанное, можно сформулировать алгоритм подбора TVS-диода для конкретного приложения.

Выбор номинала рабочего напряжения супрессора по действующему напряжению защищаемой цепи. В нормальном режиме работы супрессор закрыт, через него протекает только нормированный ток утечки, который не оказывает влияния на работу электронной схемы.

Определение пикового аварийного тока или пиковой аварийной мощности супрессора. Максимальный ток рассчитывается из анализа максимального напряжения источника импульсного воздействия и эквивалентного последовательного сопротивления. Если речь идет об электростатических разрядах, то используется Human Body Model или другая модель заряженного физического тела. Если расчет ведется относительно импульсов перенапряжения, то используются или данные об источнике помехи, или, если их нет – характеристики предыдущей ступени защиты, например, как на рисунке 3.

Определение времени воздействия аварийного тока. Пиковая мощность TVS-диодов напрямую зависит от времени воздействия импульса. Как правило, для получения оценки импульса воздействия достаточно руководствоваться стандартами по ЭМС [2].

Определение максимального напряжения ограничения TVS-диода. Ток помехи, амплитуда которого может достигать десятков, сотен, а иногда и тысяч ампер, вызывает всплеск на защитном диоде, который может в разы превышать его номинальное рабочее напряжение. Максимальное напряжение ограничения должно быть безопасным для защищаемой схемы.

Определение максимальной емкости схемы защиты. Подробная методика расчета схем защиты на основе TVS приведена в [5].

Компания Bourns, как один из ведущих мировых производителей компонентов защиты цепей, предлагает широкий выбор TVS-диодов, позволяющих строить схемы защиты, удовлетворяющие требования таких стандартов как ГОСТ Р 51317.4.2-2010 (МЭК 61000-4-2:2008), ГОСТ Р 51317.4.4-2007 (МЭК 61000-4-4:2004), ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95).

Это и диоды в корпусах SMA, SMB, SMC, которые де-факто являются индустриальным стандартом, и диоды и сборки, предназначенные для экономии площади на печатной плате, и интегрированные решения для различных применений в промышленной и бытовой электронной технике. На рисунке 4 приведена удобная диаграмма для первоначального выбора супрессора от Bourns.

Рис. 4. Диаграмма для выбора супрессора производства Bourns

Серии SMAJ, SMBJ, SMCJ

Рис. 5. Внешний вид корпуса TVS-диодов серий SMA, SMB, SMC

Дискретные защитные диоды SMAJ, SMBJ и SMCJ в корпусах для поверхностного монтажа появились одними из первых, нашли широкое применение в различных изделиях и по праву считаются промышленным стандартом. Их можно встретить на входах/выходах источников питания, в схемах защиты телекоммуникационного оборудования, в барьерах искрозащиты, в блоках грозозащиты и так далее. Внешний вид корпусов TVS-диодов серий SMAJ, SMBJ и SMCJ показан на рисунке 5.

Диоды серии SMAJ при компактных размерах позволяют рассеивать 400 Вт пиковой мощности в течение 1 миллисекунды, рассчитаны на 1 Вт статической нагрузки, соответствуют требованиям стандартов ЭМС [Р МЭК 4-2, 4-4, 4-5].

Серия SMBJ – более мощная, чем SMAJ, TVS-диоды этой серии позволяет рассеивать 600 Вт пиковой мощности в течение 1 миллисекунды, и до 5 Вт – в статическом режиме.

Серия SMCJ – еще более мощная. Она позволяет рассеивать 1500 Вт пиковой мощности в течение 1 миллисекунды, и до 5 Вт – в статическом режиме.

Усредненные характеристики этих серий приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики TVS-диодов серий SMAJ, SMBJ, SMCJ

Главное преимущество серий SMAJ, SMBJ и SMCJ – достаточно высокая пиковая мощность, позволяющая эффективно применять их для защиты от импульсов помех с высокими значениями энергии. Кроме того, значительная мощность рассеивания в статическом режиме позволяет использовать один и тот же TVS-диод еще и для защиты от «медленных» перегрузок – неисправностей источников питания, аварийных изменений напряжения питающей сети, а также применять плавкие и полимерные предохранители, время срабатывания которых может измеряться секундами. Неприятная особенность таких супрессоров – высокая электрическая емкость. Для низковольтных диодов ее значение может достигать 3000 пФ, для высоковольтных – 20 пФ. Двунаправленные версии имеют емкость примерно на 40% меньше однонаправленных аналогов.

Серия CDSOD323

С развитием мобильной и портативной техники производители начали борьбу как за снижение паразитной емкости, так и за степень интеграции полупроводниковых схем. Компания Bourns выпустила линейку TVS-диодов CDSOD323, упакованную в корпуса формата SOD-323. Это позволило значительно сэкономить место на печатной плате. Несмотря на скромные размеры, серия обладает значительной пиковой импульсной мощностью в 350 Вт (некоторые модели – до 500 Вт), и соответствует стандартам ЭМС (Р МЭК 4-2, 4-4, 4-5). Правда, по сравнению с сериями SMA, SMB и SMBJ, мощность которых нормирована на время в 1 мс, импульсная мощность CDSOD323 приведена ко времени действия стандартного импульса 8/20 мкс [6, 7].

Рис. 6. Структурная схема и внешний вид CDSOD323-TxxLC и CDSOD323-TxxC

Часть номенклатуры CDSOD323 обладает малой емкостью и специально адаптирована для линий передачи данных, например, CDSOD323-TxxLC. Типовая емкость диодов составляет примерно 1 пФ, что позволяет применять CDSOD323-TxxLC для защиты цепей HDMI 1.4, DVI, USB 3.0, микросхем памяти и портов подключения SIM-карт. Серия рассчитана на рабочие напряжения 5…24 В и воздействие статического разряда до 30 кВ. Также, с точки зрения емкости, интересна серия CDSOD323-TxxC. Этот параметр у нее составляет порядка 3 пФ, а рабочее напряжение – 3…24 В. Рассчитана данная серия на воздействие статического разряда до 30 кВ. Эти сборки с успехом применяются для защиты портов ввода-вывода, USB, мобильных устройств и тому подобного. Внутренняя структурная схема и внешний вид ограничителей напряжения серий CDSOD323-TxxLC и CDSOD323-TxxC показаны на рисунке 6, а обобщенные характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики серий CDSOD323-TxxLC и CDSOD323-TxxC

В линейке представлены также специализированные диоды CDSOD323-TxxC-DSL. Это серия двунаправленных диодов, состоящая всего из двух позиций – на 12 и 24 В – предназначенных для защиты линий VDSL, модемов, роутеров. Серия характеризуется малой емкостью (3 пФ) и очень малым током утечки (1 нА).

Серия CDSOT23

Дальнейшая миниатюризация современной аппаратуры явилась причиной размещения защитных диодов в другом популярном типе корпуса – SOT-23. Согласно стандарту JEDEC, данный корпус может иметь модификации на 3, 5, 6 и 8 выводов, что позволяет использовать его для широкого круга задач. Компания Bourns выпускает линейку сборок TVS-диодов в корпусах SOT-23 различной конфигурации и различного функционального назначения. Например, сборка CDSOT23-SM712 имеет всего одну модификацию, но позволяет строить схемы защиты на напряжение 7 или 12 В за счет использования несимметричных супрессоров в своей структуре.

Схема и внешний вид сборки показаны на рисунке 7.

Рис. 7. Схема и внешний вид CDSOT23-SM712

Характеристики CDSOT23-SM712 приведены в таблице 3.

Таблица 3. Характеристики TVS-диодов CDSOT23-SM712

Сборка CDSOT23-SRV05-4 предназначена для защиты четырех линий ввода-вывода или цифрового интерфейса. Содержит в себе диодную схему и один супрессор, который ограничивает выбросы напряжения. За счет низкой емкости (3,5 пФ) может применяться для защиты цепей USB 2.0, Ethernet 10/100/100 Base T, DVI.

Схема и внешний вид CDSOT23-SRV05-4 приведены на рисунке 8.

Рис. 8. Схема и внешний вид CDSOT23-SRV05-4

Характеристики CDSOT23-SRV05-4 приведены в таблице 4.

Таблица 4. Характеристики TVS-диодов CDSOT23-SRV05-4

В характеристиках сборки CDSOT23-SRV05-4 производитель указывает параметры, относящиеся к защите от наносекундных импульсных помех (НИП), что может быть полезным при проектировании устройств в соответствии со стандартами по электромагнитной совместимости.

Сборка CDSOT236-0504C имеет внутреннюю структуру, аналогичную CDSOT23-SRV05-4, и также предназначена для защиты высокоскоростных портов в соответствии с требованиями ЕСР (согласно IEC 61000-4-2), НИП (согласно IEC 61000-4-4) и МИП (согласно IEC 61000-4-5). Главная особенность данного изделия – низкие значения параллельной и межканальной емкостей. Характеристики CDSOT236-0504C приведены в таблице 5.

Таблица 5. Характеристики CDSOT236-0504C

Серия PTVS

TVS-диоды из серии PTVS (Power TVS) – это сильноточные двунаправленные ограничители напряжения, предназначенные для установки на шины питания постоянного или переменного токов большой мощности. Диоды PTVS ранжируются по мощности и имеют корпуса как для установки в отверстия, так и для поверхностного монтажа, при этом выпускаются всего на два рабочих напряжения: 58 и 76 В. Характеристики диодов серии PTVS приведены в обзорной таблице 6.

Таблица 6. Характеристики PTVS

Линейка PTVS соответствует стандарту Р МЭК 4-5 в части требований по устойчивости к воздействию импульса тока 8/20 мкс.

Заключение

Сегодня сложно представить себе серьезное электронное устройство, коммуникационные порты и система питания которого не защищены ограничителями напряжения. TVS-диоды за последние два десятилетия стали обязательными элементами бытовой, промышленной, медицинской, измерительной и прочей аппаратуры.

Компания Bourns предлагает широкую линейку TVS-диодов, – от классических до сверхмощных, – включая диоды и сборки в миниатюрных корпусах, адаптированные под высокоскоростные цифровые линии связи. Продукция компании полностью соответствует стандартам ЭМС. Наиболее популярные артикулы TVS-диодов производства Bourns поддерживаются на складах официального дистрибьютора – компании КОМПЭЛ. С получением статуса официального партнера складская программа КОМПЭЛ по всем продуктам Bourns будет расширяться, что сделает технологические достижения Bourns доступнее для отечественных разработчиков.

Литература

1. В.Колосов, В. Мухтарулин. Устранение недопустимых воздействий на электронную аппаратуру из сетей электропитания. СТА, №2/2001.2. ГОСТ Р 51317.4.2-2010 (МЭК 61000-4-2:2008).
2. ГОСТ Р 51317.4.2-2010 (МЭК 61000-4-2:2008)
3. ГОСТ Р 51317.4.4-2007 (МЭК 61000-4-4:2004).4. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95)
4. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95)
5. А.Кадуков. Выбор и применение полупроводниковых TVS-диодов TRANSZORB. КиТ, №3/2001.
6. CDSOD323-TxxC. Data sheet.
7. CDSOD323-TxxLC. Data sheet.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Наши информационные каналы

Включение супрессоров. Многоуровневые схемы защиты. Основные электрические параметры TVS-диодов

Защитный диод супрессор могут называть ограничительный стабилитрон, TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения и т.п. Супрессоры получили широкое распространение в импульсных блоках питания, где они выполняют функцию защиты от перенапряжения при дефектах импульсного блока питания. В этот статье подробно познакомимся с работой этого диода, изучим его принцип действия, а также разберемся в каких схемах и каким целям он служит.

У этого защитного полупроводника интересная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда импульса превышает справочные данные, то он уйдет в режим лавинного пробоя. То есть супрессор ограничит электрический импульс до паспортной величины, а лишнее перетечет на землю через него.

TVS-диод может быть несимметричным и симметричным. Первые используются для работы только в сетях постоянного тока, т.к в рабочем состоянии попускают ток только в одном направлении. Симметричные супрессоры пропускают ток в обои стороны, и поэтому способны работать в сетях переменного тока. Несимметричный защитный ограничитель включается в схему по направлению, противоположному при установке обычных диодов, то-есть анод подключается к отрицательной шине, а катод – к положительной.

В случае повышения входного уровня защитный полупроводник за очень короткое время резко снижает свое внутреннее сопротивление. Ток в цепи резко увеличивается и происходит перегорание предохранителя. Так как супрессор срабатывает почти моментально, то основная схема не успевает перегореть. Отличительной фишкой TVS-диодов считается очень низкое время реакции на превышение уровня напряжения.

Основные электрические параметры супрессоров

U проб. (В)
– напряжение пробоя. В отдельных справочниках обозначается как V BR
. При этом напряжении диод резко открывается и уводит потенциал на общий провод.
I обр. (мкА)
Это значение максимального обратного тока утечки. Он достаточно мал и практически не оказывает влияния на работу устройства.(I R)
U обр. (В)
– постоянное обратное напряжение. (V RWM
).
U огр. имп. (В)
– максимальное импульсное напряжение ограничения. (V CL или V C – Max.)
I огр. мах. (А)
– максимальный пиковый импульсный ток. (I PP). Говорит о том, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать защитный диод без разрушения. Для мощных супрессоров это номинал может доходить до нескольких сотен ампер.
P имп. (Ватт)
– максимальная допустимая импульсная мощность.

Огромным минус

Защитные диоды TRANSIL, TVS

Окружающая среда, в которой мы живем, загрязнена огромным количеством помех, значительную часть которых создают так называемые переходные процессы. Данные процессы возникают при отключении емкостной или индуктивной нагрузки.

В особенности большие перенапряжения опасны для электронных компонентов. Для подавления таких перенапряжений были разработаны компоненты типа TRANSIL и TVS – защитные диоды, называемые «супрессорами».

Первое производство таких защитных диодов было организованно в 60е годы, на ирландском заводе GSI. Вскоре подобные диоды начала выпускать фирма SGS-Thomson под торговой маркой TRANSIL и TRISL.

В настоящее время электротехнический гигант GENERAL INSTRUMENT(GI) изготавливает диоды GSI. Защитные диоды производства фирмы GI имеют обозначение TVS — Transient Voltage Supressor ( подавитель напряжений переходных процессов). TVS и TRANSIL — это различные коммерческие названия одних и тех же диодов.

Диоды изготавливаются в однонаправленном и в двунаправленном исполнениях. На рис.1 схематически изображены симметричные и несимметричные диоды TRANSIL.

Рис.1. Обозначение симметричных (VD1, VD2) и несимметричного(VD3) диодов.

Однонаправленное исполнение (несимметричные супрессоры) применяют для подавления перенапряжений только одной полярности, таким образом диоды TRANSIL данного типа включаются в контур с учетом полярности.

Несимметричные супрессоры используются в сети питания постоянным током. Двунаправленные диоды TRANSIL (симметричные диоды) предназначены для подавления перенапряжений обеих полярностей и используются в сети питания переменного тока и всегда включаются параллельно защищаемому оборудованию.

Такой супрессор может быть составлен из двух однонаправленных диодов TRANSIL путем их встречно-последовательного включения.

Если сравнивать с варисторами, используемыми также для подавления перенапряжений, данные диоды являются более быстродействующими. Время срабатывания супрессоров составляет несколько пикосекунд.

К недостаткам диодов данного типа следует отнести зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно защитные диоды супрессоры используются при таком режиме работы, когда на вход подаются импульсы с минимальным временем нарастания (около 10 мкс) и небольшой длительности.

Основные параметры диодов TRANSIL:

    V_rm — постоянное обратное напряжение (Peak Reverse Voltage) — максимальное рабочее напряжение, при котором диод открывается и отводит токовый импульс на «землю», не вызывая выхода защищаемого компонента из строя.
    V_br – напряжение пробоя (Break-down Voltage) — напряжение при котором происходит резкое увеличение протекающего тока, причем скорость увеличения тока превышает скорость увеличения напряжения. Величина напряжения обычно укказывается для температуры 25° C, температурный коэффициент положительный, допустимые отклонения в пределах 5% либо в интервале от — 5 до +10 %.
    V_cl — напряжение фиксации (Clamping Voltage) — максимальное напряжение для так называемого «нормализованного» максимального импульса пикового тока Ipp.

    I_pp — пиковый импульсный ток (Peak Puls Current) -пиковый ток в рабочем режиме.
    V_f — прямое напряжение ( Forward Voltage) — напряжение в прямом направлении. Аналогично обычным диодам оно составляет 0,7 В.
    I_f — прямой ток ( Forward Current) — максимальный пиковый ток в прямом направлении.

Принцип работы супрессора:

Супрессоры имеют нелинейную вольтамперную характеристику. При превышении амплитуды электрического импульса максимального напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя.

При поступлении на вход электрического импульса, диод ограничивает данный импульс напряжения до допустимой величины, а “излишки” энергии отводятся через диод на «землю». Более наглядно процесс выглядит на рисунке 2.

Рис.2. Принцип работы защитного диода.

На практике при возникновении импульса перенапряжения всегда происходит ограничение, причем вероятность возникновения сбоя в работе минимально.

На случай, если ожидается появление больших перенапряжений в следствии малого импеданса, в цепь рекомендуется включить предохранитель.

Супрессоры характеризуются хорошим быстродействием, то есть время срабатывания данных диодов мало, что является одной из главных причин их широкого использования.

На рисунке 3 представлены схемы включения диодов TRANSIL с предохранителем.

                                                                 а

                                                               б

Рис.3. Схемы включения защитных диодов с предохранителем (а — симметричного. б — несимметричного).

Применение:

Супрессоры специально предназначены для защиты от перенапряжений электронного оборудования автомобилей, цепей телекоммуникации и передачи данных, защиты мощных транзисторов и тиристоров и т д.

Широко применяются такие диоды в импульсных источниках питания. Диоды TRANSIL удобно использовать как для защиты биполярных так и МОП-транзисторов. Супрессоры можно использовать для защиты как управляющего электрода МОП-транзисторов, так и для защиты самого p-n перехода.

При этом стоит всегда учитывать характер импульсов перенапряжения — однократные или периодические.

<< Предыдущая  Следующая >>

Радио для всех — Супрессор (TVS)

Супрессор или диод TVS — подавитель переходного напряжения

Зажимное устройство, которое ограничивает переходные скачки напряжения через низкий импеданс, приводит к разрушению прочного кремниевого PN-перехода. Используются для защиты чувствительных компонентов от электрического перенапряжения, например, вызванных ударами молнии, переключением индуктивной нагрузки и электростатическим разрядом (ESD). Для выбросов высоких энергий используют газовые разрядники и защитные тиристоры. Для помех средней и малой мощности применяют TVS-диоды.

Преимущества диодов TVS в приложениях защиты цепей

— Широкие требования к диапазону рабочих температур от 400 Вт до 10 кА

— Быстрая реакция: 1-5 нс

Создали их в связи с потребностями в защите цепей в систем общей электроники.

Для чего?

— Резкое изменение электрического состояния любой схемы может вызвать генерирование переходного напряжения из энергии, сохраненной в ее индуктивности и емкости. Скорость изменения тока в катушке будет создавать коммутируемое индуцированное переменное напряжение.

— Подача питания на первичный трансформатор

Когда трансформатор находится под напряжением в пике напряжения питания, соединение этой ступенчатой ​​функции напряжения с паразитной емкостью и индуктивностью вторичной обмотки может генерировать колебательное переходное напряжение с максимальной амплитудой до удвоенного нормального пикового вторичного напряжения.

— Отключение питания первичной обмотки трансформатора

Отключение первичной цепи трансформатора вызывает экстремальные переходные процессы напряжения. Частоты переходных процессов, часто превышающие нормальное, наблюдались в силовых полупроводниках, когда происходит такой тип переключения.

— Неисправность с индуктивным источником питания

Если короткое замыкание происходит в любой энергосистеме, устройства, параллельные нагрузке, могут быть уничтожены, когда плавкий предохранитель не справляется.

— Переключение дуги

Когда ток в индуктивном контуре прерывается контактором, индуктивность пытается поддерживать свой ток, заряжая паразитную емкость.

Типичный метод защиты цепи диодом TVS

— Устройство используется в обратном направлении пробоя.

— Устройство включается, когда переходное напряжение превышает V_BR (Напряжение обратного пробоя).

— Устройство остается в состоянии с высоким импедансом, а напряжение ниже V_BR.

Для однонаправленного TVS -диода анод устройства должен быть заземлен, а катод подключен непосредственно к защищаемой линии. Когда положительный импульс подается на схему, диод TVS включается (инверсное лавинообразное состояние). Уровень выходного напряжения определяется спецификацией Vc диода TVS (в диапазоне от 3 до 200 вольт)

Когда на схему подается отрицательный импульс, включается диод TVS (положительное проводящее состояние PN-перехода). Уровень выходного напряжения определяется прямым смещающим напряжением PN-перехода (в диапазоне от 0 до 2 вольт).

Однонаправленный супрессор

V_c (напряжение зажима)

Напряжение на диоде TVS на I_PP (пиковый импульсный ток)

V_BR (обратное напряжение пробивания)

Напряжение, при котором диод включается (проводящее состояние)

V_RWM (Напряжение обратного отключения)

Напряжение, при котором диод выключается (состояние высокого импеданса)

Электрические характеристики диода TVS

Максимальная пиковая мощность импульса (P_PPM)

Максимальная пиковая импульсная мощность — это неповторяющаяся мощность, рассеиваемая в диоде TVS для определенного импульса

Пиковая импульсная мощность

Максимальная пиковая импульсная мощность определяется путем подачи сигнала двойного экспоненциального тока на диод TVS. Типичная форма волны, используемая для тестирования, — 8×20µs и 10×1000 µs.

Конструкции супрессоров

Двухполярный и однополюсный чип TVS

Эпоксидный компаунд

Свинцовая рамка

Ni / Au покрытие и припой

Стеклянная пассивация

Кремниевый чип

Цвет-название материала

Сечение аксиального типа

Поперечное сечение поверхностного типа

Примеры применения диодов TVS

Защита питания D.C.

Линейная защита D.C.

Ограничение электромагнитных помех

Защита питания A.C.

Предельный ограничитель реле и контактора

Защита линий связи

Защита операционных усилителей (OpAmp)

Шина данных микропроцессора

Входные силовые линии микропроцессора

Сравнительная таблица устройств подавления переходных процессов

Типичная диаграмма кодировки номеров диодов TVS

Так они выглядят в реале

OK Junradio

TVS диоды — Littelfuse | МикроЭМ

TVS диоды (супрессоры) — полупроводниковые диоды, позволяющие ограничивать импульсные всплески перенапряжения, амплитуда которых превышает напряжение лавинного пробоя диода. Эти перенапряжения возникают из-за внешних воздействий, таких как: электростатические разряды (ESD), грозовые разряды, подключение индуктивной нагрузки и др.

Схема работы:

В нормальном режиме TVS диод не оказывает воздействия на защищаемую им цепь, но при возникновении перенапряжения ограничивает напряжение до безопасного, проводя опасный ток в «землю». Это достигается за счет увеличенной площади p-n перехода в отличии от обычного выпрямительного диода.

Основные применения:

TVS диоды идеально подходят для защиты интерфейсов ввода/вывода, оконечных каскадов, п/п устройств, используемых в телекоммуникационной, промышленной, бытовой аппаратуре.

Преимущества:

•   Высокое быстродействие

•   Малая емкость
•   Широкий диапазон рабочих напряжений
•   Компактность
•   Невысокая стоимость
•   Долговечность
•   Высокая надежность

Littelfuse предлагает большой выбор TVS диодов на напряжения от 5В до 376В и мощности рассеивания от 400Вт до 15кВт.

Для ответственных применений, где возможны перенапряжения с бросками тока до 15 кА, рекомендуется использовать TVS диоды серии AK. Среди всех прочих преимуществ, для этой серии можно отметить небольшие размеры (не более 9 х 14,5 мм) что позволяет существенно экономить пространство.

 Продукты:

Поверхностный монтаж

Серия	Корпус	Uраб, В	Pрасс, Вт
SMF	SOD-123F	5.0 — 54 унинаправленный	200
SMAJ	DO-214AC	5.0 — 440	400
P4SMA	DO-214AC	5.8 — 495	400
SACB	DO-214AA	5.0 — 50	500
SMA6L	DO-221AC	5.0 — 85 унинаправленный	600
SMBJ	DO-214AA	5.0 — 440	600
P6SMB	DO-214AA	5.8 — 495	600
1KSMB	DO-214AA	5.8 — 136	1000
SMCJ	DO-214AA	5.0 — 440	1500
1.5SMC	DO-214AB	5.8 — 495	1500
SMDJ	DO-214AB	5.0 — 170	3000
3.0SMC	DO-214AB	20 -33    унинаправленный	3000
5.0SMDJ	DO-214AB	12-170   унинаправленный 12 — 45   бинаправленный	5000

Навесной монтаж

Мощные

Для высоконадежных применений и автоэлектроники.

• TPSMA6L — для автомобильной электроники. Обладает характеристиками диодов в корпусе SMB, но имеет корпус SMA с уменьшенной высотой (1,1 мм). Рабочая температура от -65 С до 150 С. Соответствует автомобильному стандарту AEC-Q101.
• SMCJ-HR / SMCJ-HRA — для применений с повышенными требования к надежности. Соответствует по параметрам обычным диодам серии SMCJ, но с большим набором тестов по параметрам и надежности. Соответствуют стандарту RTCA/DO-160 для авионики.
• SMDJ-HR / SMDJ-HRA — для применений с повышенными требования к надежности. Соответствует по параметрам обычным диодам серии SMDJ, но с большим набором тестов по параметрам и надежности. Соответствуют стандарту RTCA/DO-160 для авионики.

Список тестов 100% Vision Inspection

High Temperature Storage Life (168hrs,150°C)

100% X-RAY inspection

100% Temperature Cycle Test (-55 to 150°C, 20 cycles, dwell time 15 min)

100% Reflow (2X)

100% Surge Test (2x)

100% HTRB 150 °C Bias=VR(80% breakdown voltage, 96hrs, and each direction at 96 hrs for Bi-directional products)

Final Electrical Test( 100% 3 sigma limit, 100% dynamic test and PAT limit)

MIL-STD-750 method 2074

MIL-STD-750 method 1031

MIL-STD-750 method 2076

MIL-STD-750 method 1051

JEDEC J-STD-020

MIL-STD-750 method 4066

MIL–STD–750 method 1038

MIL-STD-750 method 4016.4021.4011

Получить техническую консультацию, заказать образцы

Также рекомендуем следующие устройства защиты от перенапряжений:

Газоразрядники

Варисторы

Защитные диоды — супрессоры для защиты от перенапряжений

Мы надеемся, что вся информация, представленная в каталоге, будет полезна и производителям промэлектроники, и сервисным центрам, и радиолюбителям.

Информация по размерам контактных площадок электронных компонентов, применяемых для разработки, сборки и монтажа печатных плат, находится в разделе Печатные платы.

Как использовать TVS-диоды для подавления переходных напряжений

Диоды — это наиболее фундаментальные полупроводниковые устройства, которые обычно используются во многих электронных устройствах, таких как выпрямители, преобразователи, инверторы, схемы защиты, регуляторы и т. Д. Три наиболее известных Типы диодов — Rectifier Diode (Common Diode), Zener Diode и Schottky Diode , мы уже узнали основы диодов и их работы. Но есть еще один тип специальных диодов, известный как TVS Diode , который играет жизненно важную роль в борьбе с переходными выбросами в схемах проектирования силовой электроники.В этой статье мы подробнее рассмотрим Ограничители переходного напряжения и зачем нужна ваша схема.

Что подразумевается под переходными процессами?

Переходные процессы — это кратковременных скачков напряжения или тока , которые могут повредить цепь разными способами. Некоторые переходные процессы происходят только один раз, а некоторые могут повторяться. Эти переходные процессы варьируются от нескольких милливольт до тысяч вольт и могут длиться от наносекунд до сотен миллисекунд.

Что вызывает переходные процессы в цепи?

Переходные процессы могут быть вызваны внутренними или внешними соединениями в цепи. Например, переходные процессы могут возникать внутри из-за переключения индуктивной нагрузки или неисправных контактов в переключателях и разъемах. Внешне он может генерироваться из-за ударов молнии или индуктивного переключения.

Ограничители переходного напряжения (TVS)

Ограничители переходного напряжения или TVS — это устройства защиты , которые используются для защиты ваших цепей от этого внезапного скачка напряжения или тока.Первичный способ защиты цепи от перенапряжения — это размещение этих устройств TVS параллельно цепи .

Типы ограничителей переходных напряжений

Существует множество типов устройств TVS , которые могут использоваться для подавления переходных напряжений, а именно металлический оксидный варистор, TVS-диод , стабилитрон или байпасный конденсатор.

В зависимости от режима работы ограничители переходных напряжений можно разделить на два класса: фиксирующие и ломовые. Зажимные устройства ограничивают напряжение до фиксированного уровня. При этом они поглощают избыточную энергию события перенапряжения. TVS-диоды являются примером зажимных устройств.

С другой стороны, устройства Crowbar после срабатывания по существу замыкают защищенную линию, перенаправляя избыточную энергию от защищенной цепи. Как вы можете видеть на приведенном ниже графике, когда обнаруживается пусковое напряжение (всплеск) , устройство лома замыкает цепи, таким образом, линейное напряжение уменьшается, а затем через некоторое время, когда устройство лома отключает цепь, линейное напряжение снова повышается до стабильного состояние для нормальной работы схемы.

Диод-ограничитель переходного напряжения — TVS-диод

Диод-ограничитель переходного напряжения

— это полупроводниковый диод с PN-переходом, который специально разработан для нейтрализации внезапных или мгновенных эффектов перенапряжения на чувствительные полупроводники и цепи. Диод-ограничитель переходного напряжения — это ограничивающее устройство, поэтому всякий раз, когда индуцированное напряжение превышает лавинное напряжение пробоя , он поглощает избыточную энергию события перенапряжения, а затем автоматически сбрасывается после условия перенапряжения .Хотя это правда, что стандартные диоды и стабилитроны также могут использоваться для защиты от перенапряжения / переходных процессов, но они не так надежны, как диоды-ограничители переходного напряжения, поскольку стандартные диоды и стабилитроны предназначены для выпрямления и регулирования напряжения.

Типы диодов TVS:

Диоды-ограничители переходного напряжения можно разделить на два типа. Один — однонаправленный, а другой — двунаправленный.

Однонаправленный диод-ограничитель переходного напряжения работает как выпрямитель в цепи в прямом направлении , как и любой другой лавинный диод , и этот однонаправленный диод выдерживает очень большие пиковые токи.Символ однонаправленного TVS-диода показан на рисунке ниже, и он очень похож на стабилитрон.

Однонаправленный диод TVS — символ

С другой стороны, двунаправленный диод подавления переходных напряжений может быть представлен двумя взаимно противоположными лавинными диодами , соединенными последовательно друг с другом. Эти диоды включаются параллельно защищаемому устройству или схеме. В отличие от символа эти диоды изготавливаются как единый компонент.Символ двунаправленного TVS-диода показан на рисунке ниже.

Обозначение двунаправленного диода TVS

Как использовать TVS диоды

TVS-диоды — это , подключенные параллельно с устройством или схемой, которые необходимо защитить. Устройство TVS специально разработано для пробоя при определенном уровне напряжения и проводит большой ток без повреждений.

Схема применения TVS-диода

В условиях нормального напряжения TVS-диод выглядит как разомкнутая цепь , но присутствует небольшой ток утечки.Когда нормальное напряжение превышает определенный уровень, на диодном переходе TVS происходит лавина, и в результате перенапряжение отводится от защищаемой цепи и шунтируется через диод TVS. Устройство автоматически сбрасывается при исчезновении перенапряжения.

Характеристики V-I

Характеристики V-I

как для однонаправленного, так и для двунаправленного TVS-диода показаны на графике ниже. Этот график характеристик отображает зависимости напряжения и тока.Двунаправленный диод имеет одинаковую характеристическую кривую в положительном и отрицательном направлении, поэтому не имеет значения, каким образом они подключены к цепи. Однонаправленный диод имеет более высокое напряжение включения в положительном направлении по сравнению с отрицательным.

V-I Характеристики однонаправленного и двунаправленного TVS-диода

Параметры диода TVS:

На рынке существует множество типов TVS-диодов, предназначенных для конкретного применения.Когда вы выбираете TVS Diode , вы можете поискать в технических данных следующие термины, которые подходят вашему проекту.

Обратное напряжение отключения (В _R ): Напряжение обратного отключения — это максимальное напряжение, которое может быть приложено к устройству защиты без фактической активации устройства. Устройство V _R должно быть равно пиковому рабочему напряжению защищаемой цепи или превышать его. Это необходимо для того, чтобы устройство защиты не ограничивало нормальное рабочее или сигнальное напряжение цепи.

Напряжение пробоя (В _BR ): Напряжение пробоя — это напряжение, при котором диод начинает защищать и проводить ток. Как правило, V _BR рассчитан на 1 мА.

Напряжение фиксации (В _C ): Напряжение фиксации — это максимальное напряжение, которому будет подвергаться защищаемая цепь во время тестового сигнала. В большинстве таблиц данных напряжение фиксации указано для сигнала 1 А или 2 А с временем нарастания 8 мкс.

Пиковый импульсный ток (I _PP ): Пиковый импульсный ток — это максимальный ток, который может выдержать устройство защиты.

Приложения

Диод

TVS обычно используется для переключения / ограничения в схемах и системах с низким энергопотреблением , а также для защиты ESD в схемах. Диоды-ограничители переходных напряжений можно найти в линиях передачи данных и сигналов, микропроцессорах и МОП-памяти, линиях электропередач переменного / постоянного тока и телекоммуникационном оборудовании.Ниже приведены некоторые примеры схем:

.Руководство по выбору диода TVS

Учебное пособие

Как выбрать ограничители переходного напряжения (диод TVS)?

TVS Diode Учебное пособие и процедура выбора:

Введение:
Ограничители переходного напряжения (TVS) — это устройства ограничения скачков напряжения, которые ограничивают скачки напряжения за счет лавинного пробоя низкоомного кремниевого PN перехода.

Они используются для защиты чувствительных компонентов от электрического перенапряжения.
Когда в цепи появляется переходный процесс, TVS становится активным, ограничивая его до безопасного уровня.
Обозначение и характеристики TVS-диода приведены ниже:

Его электрические параметры, такие как напряжение пробоя (В _BR ), ток утечки (I _D ) и емкость, должны быть невидимы для схемы и не иметь никакого влияния по производительности.

Напряжение обратного зазора (В _WM ), которое приблизительно соответствует рабочему напряжению схемы, обычно на 10% ниже напряжения пробоя. Это гарантирует минимальный ток утечки в режиме ожидания.

• TVS мгновенно фиксируется при возникновении переходных процессов, ограничивая выброс напряжения до безопасного уровня, одновременно отводя повреждающие токи от защищаемой части.
• Большинство устройств имеют импульсную форму волны 10/1000 мкс (подъем 10 мкс до пика и экспоненциальный спад 1000 мкс до половины пика).
• Семейства TVS обычно указываются в кВт пиковой импульсной мощности (P _PP ).
• Номинальная мощность определяется произведением пикового импульсного тока (I _PP ) и напряжения ограничения (V _C ).
• TVS-диоды доступны для рабочих напряжений от 5 В до 376 В.

Эксплуатация:

• TVS-диод в первую очередь предназначен для использования в качестве фиксатора шунтирующего напряжения на чувствительных компонентах в цепи, чтобы предотвратить их повреждение при переходных процессах высокого напряжения.
• До тех пор, пока не возникнут эти переходные процессы, TVS-диод будет бездействовать при очень низких уровнях тока в режиме ожидания и будет казаться «прозрачным» для схемы.
• Когда происходит переходный процесс высокого напряжения, устройство ограничивает напряжение за счет лавинного пробоя.

Определения (или) Терминология:

Обратное зазорное напряжение (В _RWM ):
Это нормальное рабочее напряжение постоянного тока устройства. В этот момент устройство будет иметь высокий импеданс для защищаемой цепи.

Также известно как рабочее напряжение. Доступны устройства в диапазоне от 2,8 В до 440 В.

Напряжение обратного пробоя (В _BR ):
Это точка, в которой устройство начинает работать в лавинном режиме и становится низкоомным путем для переходного процесса.
Напряжение пробоя измеряется при испытательном токе (I _T ) обычно 1 мА или 10 мА. Это важный параметр, который мы должны учитывать в технических описаниях при выборе TVS-диода.

Пиковый импульсный ток (I _PP ):
Это максимально допустимый импульсный ток, который устройство может выдержать без повреждений.

В технических паспортах TVS-диодов указывается пиковая импульсная способность для конкретной переходной формы волны. (Обычно диоды рассчитаны на использование формы импульса 8/20 мкс или 10/1000 мкс)

Напряжение ограничения (В _C ):
Это максимальное падение напряжения на TVS-диоде для определенного пикового импульсного тока.

При использовании TVS-диодов наиболее важными параметрами являются:

• Номинальное рабочее пиковое напряжение или номинальное зазорное напряжение (В _WM ),
• Пиковая импульсная мощность рассеяния (P _PP = I _PP * В _C ),
• Пиковый импульсный ток (I _PP ),
• Ограничивающее напряжение (В _C ).

Шаги, которые необходимо выполнить при выборе TVS-диода:

• Первый шаг при выборе TVS-диода — определить, какое максимальное постоянное пиковое нормальное рабочее напряжение будет в точке предполагаемой защиты в цепи.
• Это должно включать в себя непрерывное постоянное или повторяющееся пиковое напряжение переменного тока, например синусоидальные пики, предназначенные для нормальной работы.
• Это наивысшее рабочее напряжение затем будет определять номинальное напряжение отключения (В _WM ) для компонента TVS.
• Это также определяется как номинальное рабочее пиковое напряжение для выбранного TVS-диода.
• Следующим по величине напряжением, характерным для TVS-диода, является напряжение пробоя V _BR.
• Обычно оно на от 10 до 15% выше V _WM и представляет собой напряжение, при котором устройства TVS сходят лавинообразно, как на стабилитроне.
• Наивысший параметр напряжения, указанный для TVS-диода, составляет В _C или напряжение ограничения в условиях сильноточного импульса.
• Обычно на 35-40% выше, чем V _BR (или на 60% выше, чем V _WM ) , и представляет собой максимальное напряжение ограничения во время указанного пикового импульсного тока I _PP .

В чем разница между зажимным устройством и устройством с ломом?

Зажимное устройство против устройства с ломом:
Зажимное устройство начинает проводить ток, когда его пороговое напряжение превышено, затем возвращается в непроводящий режим, когда напряжение падает ниже порогового уровня.Скачки напряжения ограничиваются до безопасного уровня зажимными устройствами. Пример: TVS-диоды и MOV.
Устройства лома работают при превышении порогового напряжения, а затем срабатывают при падении напряжения во включенном состоянии или только на несколько вольт, отсюда и название лом. Эти устройства восстанавливают непроводимость, когда управляющее напряжение и / или ток уменьшаются при прохождении переходного процесса.

В чем разница между MOV и TVS диодом?
Сравнение диода TVS с MOV:
MOV чаще всего используются в электросети для защиты находящейся ниже по потоку электроники и электрического оборудования от прямых и близких ударов молнии.

Кремниевые TVS-диоды широко используются для защиты более чувствительных линий передачи данных в телекоммуникационных системах и системах мониторинга на базе микропроцессоров.

Отношение V _C / V _BR известно как коэффициент зажима .
Отношение напряжения зажима к рабочему пиковому напряжению (В _C / В _WM ) известно как коэффициент ограничения напряжения.
Ни коэффициент ограничения, ни коэффициент ограничения напряжения не указаны напрямую в технических паспортах TVS-диодов.
Передаточное отношение для TVS-диодов значительно ниже, чем у металлооксидных варисторов MOV.

В чем разница между TVS-диодом и стабилитроном?
Стабилитрон против TVS-диода (лавинный пробойный диод):

Стабилитроны были первыми, которые предлагались для приложений, требующих шунтирующего (параллельного) стабилизатора напряжения.
Диоды TVS, специально разработанные для защиты от переходных напряжений. Диоды TVS были расположены перед защищаемой нагрузкой и в основном служили шунтирующим путем на землю для высоких импульсных токов, которые были вызваны переходными процессами высокого напряжения, такими как индуктивное переключение, индуцированная молния и электростатический разряд (ESD). События.
И стабилитрон, и полупроводниковый диод TVS в первую очередь используют свойства напряжения лавинного пробоя кремниевого p-n-перехода из-за своих важных характеристик.
В этом отношении TVS-диод также иногда называют «ABD» или диодом для лавинного пробоя.

Резюме:

• Стабилитрон Регулировка напряжения
• TVS Диод Ограничение напряжения
• Структура для обоих одинакова. Состоит из PN-диода на основе кремния.
• Принцип работы такой же.Оба имеют обратный пробой либо для регулирования, либо для ограничения напряжения.

Диоды TVS производятся Bourns, Littelfuse, Vishay.

Подробнее:
Сравнение Mosfet с системой силовой электроники BJT
: введение, преимущества, недостатки

.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.
На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения,
калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee,
LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений на основе Интернета вещей для пожилых людей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.
В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей.
Узнать больше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система чистоты туалетов самолета.
• Система измерения столкновения
• Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей
• Система помощи водителю
• Система умной торговли
• Система мониторинга качества воды.
• Система Smart Grid
• Система умного освещения на базе Zigbee
• Система интеллектуальной парковки на основе Zigbee.
• Система интеллектуальной парковки на основе LoRaWAN

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты.
Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно.
Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP.

Читать дальше➤

Основы повторителей и типы повторителей :
В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Которые используются в беспроводной связи.
Читать дальше➤

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G.
Архитектура сотового телефона.
Читать дальше➤

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в одном канале,
ЭМ помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д.
5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR
• Часть полосы пропускания 5G NR
• 5G NR CORESET
• Форматы DCI 5G NR
• 5G NR UCI
• Форматы слотов 5G NR
• IE 5G NR RRC
• 5G NR SSB, SS, PBCH
• 5G NR PRACH
• 5G NR PDCCH
• 5G NR PUCCH
• Эталонные сигналы 5G NR
• 5G NR m-последовательность
• Золотая последовательность 5G NR
• 5G NR Zadoff Chu Sequence
• Физический уровень 5G NR
• Уровень MAC 5G NR
• Уровень 5G NR RLC
• Уровень 5G NR PDCP

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как
сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS,
GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д.
См. УКАЗАТЕЛЬ >>

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Руководство по основам 5G
Полосы частот
руководство по миллиметровым волнам
Волновая рама 5G мм
Зондирование волнового канала 5G мм
4G против 5G
Тестовое оборудование 5G
Сетевая архитектура 5G
Сетевые интерфейсы 5G NR
канальное зондирование
Типы каналов
5G FDD против TDD
Разделение сети 5G NR
Что такое 5G NR
Режимы развертывания 5G NR
Что такое 5G TF

Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения,
Типы пакетов GSM, структура кадров GSM или иерархия кадров, логические каналы, физические каналы,
Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания,
MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы мобильного телефона,
Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC).
Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE,
Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE,
Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C.
для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO,
колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотных трансиверов
➤Конструкция RF фильтра
➤VSAT Система
➤Типы и основы микрополосковой печати
➤Основы волновода

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе
Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤ Система PXI для T&M.
➤ Генерация и анализ сигналов
➤Измерения слоя PHY
➤Тест устройства на соответствие WiMAX
➤ Тест на соответствие Zigbee
➤ Тест на соответствие LTE UE
➤Тест на соответствие TD-SCDMA

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель,
фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в волоконно-оптической связи.
Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи
➤APS в SDH
➤SONET основы
➤SDH Рамочная конструкция
➤SONET против SDH

Поставщики и производители беспроводных радиочастотных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных компонентов, систем и подсистем RF для ярких приложений,
см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, чип резистор, чип конденсатор, индуктор чипа, ответвитель, оборудование EMC, программное обеспечение RF Design, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE
➤RF Циркулятор
➤RF Изолятор
➤Кристаллический осциллятор

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW.
Эти коды полезны для новичков в этих языках.
ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL
➤Код MATLAB для дескремблера
➤32-битный код ALU Verilog
➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: Часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и
установить систему наблюдения за данными >>
чтобы спасти сотни жизней.
Использование концепции телемедицины стало очень популярным в
таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

RF Калькуляторы и преобразователи беспроводной связи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц.
Сюда входят беспроводные технологии, такие как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д.
СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR
➤5G NR ARFCN против преобразования частоты
➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa
➤LTE EARFCN для преобразования частоты
➤ Калькулятор антенны Яги
➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet,
6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ
➤EnOcean
➤Учебник по LoRa
➤Учебник по SIGFOX
➤WHDI
➤6LoWPAN
➤Zigbee RF4CE
➤NFC
➤Lonworks
➤CEBus
➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести

.

TVS диод и диоды_Topdiode

Диод и диоды TVS

Триггерный диод

Триггерный диод
Двунаправленные триггерные диоды (также известные как Diac) — это диод, который проводит ток только после того, как на мгновение будет достигнуто напряжение отключения.
Работая как триггерный диод с фиксированным опорным напряжением, серия DB3 / DB4 / LLDB3 может использоваться в сочетании с симисторами для упрощенных схем управления затвором или в качестве пускового элемента в балластах люминесцентных ламп.

Topdiode предлагает ниже TVS диодов:

Двунаправленный триггерный диод

Диод TVS

Диод-ограничитель переходного напряжения (также известный как TVS-диод) — это защитный диод, предназначенный для защиты электронных схем от переходных процессов и угроз перенапряжения, таких как EFT (электрически быстрые переходные процессы) и ESD (электростатический разряд).TVS-диоды — это кремниевые лавинные устройства, которые обычно выбирают из-за их быстрого времени отклика (низкое напряжение ограничения), более низкой емкости и низкого тока утечки.
Предложение Topdiode ниже TVS-диодов:

Диод для подавления переходных напряжений (TVS-диод)

Диод подавления переходных напряжений (тип SMT)

.