Tvs что это

TVS-диоды — полупроводниковые приборы для ограничения опасных перенапряжений в электронных цепях

Воздействие электромагнитного импульса (ЭМИ) естественного и искусственного происхождения на электронные компоненты приводит к изменению их параметров за счет как непосредственного поглощения ими энергии, так и воздействия на них наведенных в цепях импульсов токов и напряжений. По данным фирмы General Semiconductor, потери промышленности США от воздействий перенапряжений составляют более $10 млрд в год. Учитывая сроки эксплуатации электронного оборудования в России, его износ и отсутствие жестких требований по защите от перенапряжений можно предположить, что эти потери в нашей стране сопоставимы с американскими.

Наиболее чувствительными к воздействию импульсных напряжений и токов, наведенных ЭМИ естественного и искусственного происхождения на проводах и кабелях, являются подключенные к ним выходные устройства, в первую очередь выполненные на ИМС и дискретных полупроводниковых приборах.

Минимальная энергия, вызывающая функциональные повреждения полупроводниковых приборов и ИМС, составляет 10 -2 –10 -7 Дж.

Для защиты цепей оборудования от воздействия электрических перегрузок могут использоваться разнообразные методы, основными из которых являются: конструкционные, структурно-функциональные, схемотехнические.

Элемент защиты	Преимущество	Недостатки	Примеры использования
Разрядник	Высокое значение допустимого тока. Низкая емкость. Высокое сопротивление изоляции	Высокое напряжение возникновения разряда. Низкая долговечность и надежность. Значительное время срабатывания. Защищаемая цепь шунтируется. после прохождения имульса	Первичная защита телекоммуникацилнных и силовых цепей. Первая ступень комбинированной защиты
Варистор	Высокое значение допустимого тока. Низкая цена. Широкий диапазон рабочих токов и напряжений	Ограниченный срок службы. Высокое напряжение ограничения. Высокая собственная емкость. Затруднительность поверхностного крепления	Вторичная защита. Защита силовых цепей и автомобильной электроники. Защита электронных компонентов непосредственно на печатной плате. Первая и вторая ступень комбинированной защиты
TVS-диод	Низкие уровни напряжения ограничения. Высокая долговечность и надежность. Широкий диапазон рабочих напряжений. Высокое быстродействие. Низкая собственная емкость. Идеально подходит для поверхностного монтажа	Низкое значение номинального импульсного тока. Относительно высокая стоимость	Идеален для защиты полупроводниковых компонентов на печатной плате. Вторичная защита. Защита от ЭСР, БИН и электрических переходных процессов. Оконечная ступень в комбинированных защитных устройствах
TVS-тиристор	Не подвержен деградации. Высокое быстродействие. Высокий управляющий ток	Ограниченный диапазон рабочих напряжений. Защищаемая цепь шунтируется после прохождения импульса	Первичная и втоичная защита в телекоммуникационных цепях

Конструкционные способы защиты включают в себя: рациональное расположение и монтаж компонентов, экранирование, заземление и др.

Группа структурно-функциональных методов включает в себя: рациональный выбор принципа действия оборудования и выбор используемых стандартов передачи сигналов и др.

Схемотехнические методы включают в себя пассивную и активную защиту. Наиболее эффективным средством защиты оборудования от воздействия ЭМИ является активная защита. Основным элементом схем активной защиты являются разрядники, металооксидные варисторы, TVS- (transient voltage supressor) тиристоры и TVS-диоды, называемые в отечественной литературе «супрессорами», «полупроводниковыми ограничителями напряжения (ПОН)» или «диодами для подавления переходных процессов (ППН)». Поскольку в данной статье описываются полупроводниковые приборы зарубежных производителей, будем использовать термин «TVS-диоды».

В табл. 1 приведено сравнение различных элементов активной защиты от перенапряжений.

За рубежом TVS-диоды известны под названиями (торговыми марками) Trans Zorb, Transil, Insel и т. д.

В настоящий момент рядом производителей разработаны TVS-диоды, с помощью которых защита РЭА решена полностью. Более того, с января 1996 года Европейским комитетом по стандартизации (СЕNELEC) введены стандарты, запрещающие продажу на рынке ЕС аппаратуры без защиты, в состав которой входят TVS-диоды.

Полупроводниковые TVS-диоды — полупроводниковые приборы с резко выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой, подавляющие импульсные электрические перенапряжения, амплитуда которых превышает напряжения лавинного пробоя диода.

В нормальном рабочем режиме TVS-диод должен быть «невидим», то есть не влиять на работу защищаемой цепи до момента возникновения импульса перенапряжения. Электрические характеристики TVS-диода не должны оказывать никакого влияния на нормальное функционирование цепи.

Во время действия импульса перенапряжения TVS-диод ограничивает выброс напряжения до безопасного, в то время как опасный ток протекает через диод на землю, минуя защищяемую цепь. Принцип работы TVS-диода показан на рис. 1.

TVS-диоды часто путают с кремниевыми стабилитронами (диодами Зенера). TVS-диоды разработаны и предназначены для защиты от мощных импульсов перенапряжения, в то время как кремниевые стабилитроны предназначены для регулирования напряжения и не рассчитаны на работу при значительных импульсных нагрузках.

TVS-диод обладает высоким быстродействием в отличие от газоразрядных ограничителей (разрядников), которые из-за значительного времени срабатывания (более 0,15 mкс) не решают проблемы защиты многих полупроводниковых приборов и микросхем, поскольку для них недопустимы начальные выбросы напряжения, пропускаемые разрядниками.

Преимуществом TVS-диодов перед разрядниками является еще то, что напряжение пробоя у них ниже напряжения ограничения (у разрядников оно значительно выше напряжения поддержания разряда), поэтому при их применении защищаемые ими цепи не шунтируются после прохождения импульса тока переходного процесса, как это имеет место у разрядников.

Время срабатывания у несимметричных TVS-диодов менее 10-12 с, а у симметричных— менее 5х10-9 с. Это позволяет использовать их для защиты различных радиочастотных цепей, в состав которых входят чувствительные к переходным процессам полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы.

Другой важной характеристикой TVS-диодов является барьерная емкость р–n-перехода. Малоемкостные TVS-диоды (С=90–100 пФ) применяются для защиты линий связи переменного тока с частотой до 100 МГц от выбросов напряжения.

Вольтамперные характеристики TVS-диодов и их схемотехнические символы приведены на рис. 1–3.

Основные электрические параметры TVS-диодов

U_проб. при I_Т (V_(BR)), В — значение напряжения пробоя при заданном тестовом токе пробоя I_Т ;

I_обр.( I_D) , мка — значение постоянного обратного тока, протекающего через прибор в обратном направлении при напряжении, равном V_обр.;

V_обр. (VWM), В — постоянное обратное напряжение (в соответствии с этим параметром выбирается тип ограничителя);

V_{огр. имп. мах.}( V_С), В — максимальное импульсное напряжение ограничения при максимальном импульсном токе при заданных длительности, скважности, форме импульса и температуре окружающей среды;

Р_{имп. мах.}(P_ppm), Вт — максимально допустимая импульсная мощность, рассеиваемая прибором, при заданных форме, скважности, длительности импульса и температуре окружающей среды.

Параметр	Обозначение	Значение параметра	Единица измерения
Макс. имп. Мощность (имп.-10/1000 мкс) (1)	P ppm	мин. 1500	Вт
Макс. имп. Ток (имп. -10/1000 мкс) (1)	I ppm	см. следующую таблицу	А
Постоянна рассеиваемая мощность при Т=75°, длине выводов 9,5мм	P m(av)	6,5	Вт
Макс. прямой ток, только для несимметричных диодов (2)	I FSM	200	A
Макс. имп. прямое напряжене при 100 А, только для несимметричных диодов (2)	V F	3,5/5,0	V
Температура окружающей среды	Т	-55…+175	°С

1. При одиночном импульсе тока и при температуре 25°С.
2. Измеряется при воздействии одиночного импульса в виде синусоидальной полуволны длительностью 8,3 мс или эквивалентного прямоугольного импульса, с максимальной частотой следования импульсов — 4 имп/мин (метод JEDEC)
3. V_F = 3,5 B для диодов с V_(BR) < 220 B, и VF = 5,0 B макс. для диодов с V_(BR) > 220 B.

Тип (JEDEC)	Тип (General Semicon-ductor)	Напря-жение пробоя V (BR) (B)		Тест. ток про-боя I T (мА)	Постоян-ное обратное напря-жение V WM (B)	Макс. обр. ток при V WM	Макс. имп. ток ограни-чения I ppm (A)	Макс. напря-жение ограни-чения при I ppm V c (B)	Темпер. коэф. напря-жения пробоя (%/°С)
		Макс.	Мин.
1N6267-	1.5KE6.8-	6,12	7,48	10	5,5	1000	139	10,8	0,057
1N6303A	1.5KE200A*-	190	210	1	171	1,0	5,5	274	0,108
—	1.5KE440A	418	462	1	376	1,0	2,5	602	0,110

Примечание. В таблице указаны только параметры диодов с минимальными и максимальными значениями V
_(BR).

Тип TVS-диода для конкретного применения выбирается, исходя из рассчитанного значения Р_{имп. мах.} с учетом длительности импульса и его формы. При этом V_обр. должно быть равно напряжению, действующему в цепи или превышать его с учетом максимального допуска.

Обычно Р_{имп. мах.} рассчитывается с учетом воздействия импульса — 10/1000 мкс (t_ф =10 мкс, t_и=1000 мкс) показанного на рис. 4.

Но в реальных условиях эксплуатации в зависимости от характера перенапряжения параметры импульса могут иметь другие значения. Поэтому во многих международных и национальных стандартах указаны иные параметры импульса. Например, в стандарте МЭК 801-5 для линий передачи данных описан импульс перенапряжения с формой 1,2/50 мс.

Рисунок 5 иллюстрирует зависимость максимально допустимой импульсной мощности от длительности импульса перенапряжения для TVS-диода TRANSZORB типа SMBJ12A с Р_{имп. мах.} = 600 Вт. Обычно производители приводят подобные графики в спецификациях на все типы и серии TVS-диодов. На этом графике видно, что при увеличении длительности импульса перенапряжения свыше 1000 мкс снижается значение максимально допустимой импульсной мощности TVS-диода, и наоборот, при снижении длительности максимально допустимая мощность увеличивается. При воздействиях более коротких импульсов TVS-диод выдержит более высокий импульсный ток (I_P). При длительности импульса 50 мс TVS-диод SMBJ12A выдержит импульсный ток, превышающий номинальный в 3,5 раза.

Этот метод может применяться для расчета значений максимально допустимой мощности и импульсного тока TVS-диодов с любыми номинальными значениями Р_{имп. мах.} (400 Вт, 500 Вт, 1,5 кВт, 5 кВт).

Если мощность одного TVS-диода не удовлетворяет заданным требованиям по Римп. мах., их соединяют последовательно. При двух последовательно соединенных TVS-диодах мощность удваивается и т. д. Допускается последовательное соединение любого числа TVS-диодов. При этом разброс по V_проб. каждого прибора не должен превышать 5 % , что гарантирует равную нагрузку на последовательно соединенных приборах. Если невозможно достичь нужной мощности при последовательном соединении, допускается параллельное соединение. Для гарантированной загруженности приборов по мощности необходимо точное их согласование по V_огр. (не более 20 мВ). Допускается также смешанное соединение TVS-диодов.

TVS-диоды наряду с основным назначением могут использоваться как стабилитроны (диоды Зенера). При этом необходимы дополнительные данные по значениям максимально допустимой постоянной рассеиваемой мощности и динамическим сопротивлениям при минимальном и максимальном токах.

За рубежом TVS-диоды впервые были разработаны в 1968 году фирмой GSI (General Semiconductor Industries) для защиты устройств связи от грозовых разрядов. В дальнейшем этой фирмой были созданы TVS-диоды с напряжением пробоя от 6,8 до 200 В с импульсной мощностью 1,5 кВт для защиты авиационного оборудования, аппаратуры связи от воздействия ЭМИ искусственного происхождения, для защиты микросхем от внутренних электрических нагрузок по напряжению, от статического электричества, а также TVS-диоды с малой индуктивностью и емкостью. В настоящее время в мире выпускается около 3000 типономиналов TVS-диодов с импульсной мощностью от 0,15 до 60 кВт на напряжение пробоя от 6,0 до 3000 В.

TVS-диоды TRANSZORB фирмы General Semiconductor

TVS-диоды TRANSZORB фирмы General Semiconductor выпускаются в различных исполнениях, с учетом условий эксплуатации и области применения. Дискретные диоды в пластиковом корпусе с гибкими выводами, предназначенными для монтажа в сквозные отверстия, выпускаются со значениями максимальной допустимой импульсной мощности 400 Вт, 500 Вт, 600 Вт, 1,5 кВт и 5 кВт. Диоды с наибольшими значениями максимальной допустимой импульсной мощности обычно используются для установки в цепях питания. При более низких значениях мощности в приложениях с высокой плотностью расположения компонентов используются диоды и диодные сборки, которые выпускаются как в DIP-корпусах, так и в корпусах для поверхностного монтажа. Они выпускаются со значениями максимальной допустимой импульсной мощности 400 Вт, 500 Вт, 600 Вт, 1,5 кВт и 5 кВт. Диодные сборки обычно используются на линиях передачи данных для защиты портов ввода/вывода от электростатических разрядов. Кроме того, выпускаются специализированные низкоемкостные TVS-диоды, применяемые в цепях с высокой скоростью передачи данных с целью предотвращения затухания полезных сигналов. TVS-диоды TRANSZORB выпускаются для работы в цепях с рабочими напряжениями от 5 до 376 В. Ввиду широкого диапазона возможных рабочих напряжений и допустимых номинальных мощностей (так же, как и перенапряжений) TVS-диоды TRANSZORB используются в различных электронных схемах и приложениях.

Дискретные TVS-диоды TRANSZORB

Дискретные TVS-диоды TRANSZORB предназначены для защиты чувствительных электронных компонентов от импульсных перенапряжений, вызываемых электростатическими, коммуникационными и грозовыми разря- дами. Все серии дискретных TVS-диодов выпускаются с гибкими выводами для монтажа в сквозные отверстия, в пластиковом корпусе с защитой полупроводникового перехода пассивирующим слоем стекла. Рекомендуемая температура пайки диодов — 265 °C/10 с.

Они характеризуются широким диапазоном рабочих напряжений (от 5,0 до 376 В) и напряжениями ограничения (от 6,0 до 440 В), малым временем срабатывания (для симметричных диодов — 1×10-9 с), способностью подавлять импульсы перенапряжений высокой мощности (до 1500 Вт при форме импульса 10/1000 мкс). Это позволяет использовать их для защиты телекоммуникационного оборудования, цифровых интерфейсов и др. в условиях неблагоприятной электромагнитной обстановки.

TVS-диоды TRANSZORB серии 1.5KE6.8–1.5KE440CA (1N6267–1N6303A)

Диоды серии 1,5КЕ6,8–1,5КЕ440СА выпускаются в симметричном и несимметричном исполнении. В обозначении симметричного диода добавляется суффикс С или СА. Например, 1,5КЕ6,8С, 1,5КЕ440СА. Серия 1N6267– 1N6303A выпускается только в несимметричном исполнении.

Полупроводниковая защита: обзор основных серий TVS-диодов от Littelfuse

Компания Littelfuse предлагает широкий выбор различных TVS-диодов как для поверхностного монтажа, так и для монтажа в отверстия, с пиковой мощностью 0,2…30 кВт, с уровнями постоянного обратного напряжения 5…512 В. Все достоинства TVS-диодов Littelfuse по сравнению с другими типами защитных элементов (газоразрядниками, варисторами, тиристорами) и оптимальные области их применения – в предлагаемой статье.

Защита электронных схем от перенапряжений, вызванных различными видами помех, является одной из основных задач при разработке электроники.

Помехи имеют различную природу и отличаются по уровню мощности. Например, импульсы, возникающие при грозовых разрядах, имеют колоссальную энергию и амплитуду напряжения в тысячи вольт. Значительно меньшей энергией обладают выбросы при коммутации индуктивных нагрузок. В слаботочных цепях, в основном, возникают маломощные помехи.

Очевидно, что при таком разбросе мощностей нет возможности использовать некое универсальное защитное устройство. Для выбросов высоких энергий используют газовые разрядники и защитные тиристоры. Для помех средней и малой мощности применяют TVS-диоды и варисторы.

Каждый из перечисленных защитных элементов имеет достоинства и недостатки, но общий принцип функционирования для них одинаков. Его легко продемонстрировать на примере TVS-диода (рисунок 1). TVS включается параллельно защищаемой нагрузке. В нормальных условиях он находится под обратным смещением и практически не влияет на работу схемы. При возникновении высоковольтного импульса происходит обратимый пробой диода. Благодаря этому входное напряжение ограничивается на уровне напряжения пробоя.

Рис. 1. Принцип работы TVS-диода

Существует множество производителей TVS-диодов. Одним из них является компания Littelfuse. Она имеет богатую историю, которая началась в 1927 году с выпуска защитных плавких предохранителей. С тех пор номенклатура производимых компонентов значительно расширилась. Сейчас разработчикам предлагаются плавкие предохранители, самовосстанавливающиеся предохранители PPTC, защитные тиристоры, мощные полупроводниковые модули и многое другое.

Одним из достоинств продукции Littelfuse является высочайшее качество, о котором говорит хотя бы тот факт, что с 1960 года компания Littelfuse плотно сотрудничает с национальным авиакосмическим агентством NASA.

Номенклатура TVS-диодов Littelfuse достаточно обширна, в ней представлены различные супрессоры:

• Одно- и двунаправленные;
• с уровнями постоянного обратного напряжения 5…530 В;
• для поверхностного монтажа с уровнями мощности 200…5000 Вт;
• для монтажа в отверстия с уровнями мощности 0,4…30 кВт;
• с уровнями токов до 15000 А.

Свойства TVS-диодов значительно отличаются свойств диодов и стабилитронов. Это достигается за счет применения ряда конструктивных особенностей.

Устройство и принцип работы TVS-диодов

TVS-диоды должны обладать следующими качествами:

• работа при обратном напряжении должна быть устойчивой;
• уровень обратных токов при отсутствии помех должен быть минимальным, чтобы не влиять на работу остальной части схемы;
• скорость срабатывания для подавления быстрых помех должна быть минимальной;
• уровень рассеиваемой мощности для подавления мощных помех должен быть максимальным;

Несложно заметить, что требования оказываются достаточно противоречивыми. Чтобы увеличить допустимую мощность, нужно улучшить качество теплоотвода. Для этого требуется увеличивать площадь p-n-перехода. Это, в свою очередь, приведет к возрастанию обратных токов. В общем случае, площадь p-n-перехода в TVS значительно больше, чем у обычных диодов, и обратные токи также велики.

Достичь большой площади p-n-перехода можно за счет создания «плоских» переходов. Для двунаправленных TVS-диодов структура оказывается симметричной (рисунок 2).

Рис. 2. Конструкция двунаправленного защитного диода

Принцип работы защитного диода основан на применении обратимого пробоя. Если к TVS приложить напряжение амплитудой больше определенного уровня VBR (напряжение пробоя), начнется пробой с лавинообразным увеличением носителей. Ток, проходящий через диод, практически неограниченно возрастает, а напряжение почти не изменяется. В итоге происходит ограничение входного напряжения. Таким образом, TVS-диод может находится в двух состояниях: выключенном и в режиме ограничения.

Стоит отметить, что TVS не является идеальным защитным ограничителем. Во время пробоя, при увеличении тока, напряжение на диоде возрастает, хотя и незначительно. Это приводит к тому, что уровень ограничения зависит от мощности помехи: чем мощнее помеха, тем выше напряжение ограничения.

Рост напряжения при увеличении тока отражается на наклоне вольт-амперной характеристики TVS (ВАХ).

Основные параметры TVS-диодов

Смысл основных электрических параметров TVS легко пояснить с помощью его ВАХ (рисунок 3). Для однонаправленных диодов она имеет несимметричный вид, для двунаправленных – симметричный.

Рис. 3. ВАХ TVS-диодов

ВАХ TVS отличается от характеристики идеального защитного ограничителя. Во-первых, в выключенном состоянии TVS имеет достаточно большие обратные токи. Во-вторых, переход из области выключенного состояния в режим ограничения происходит не скачком, а плавно. В-третьих, ВАХ в режиме ограничения имеет наклон – напряжение зависит от величины тока.

Рис. 4. Зависимость пиковой мощности от длительности импульса

Для того чтобы учесть все перечисленные особенности, в документации на TVS-диоды всегда приводят характерные значения следующих токов и напряжений:

Постоянное обратное напряжение (VR, Stand-off Voltage), В – максимальное напряжение, которое можно приложить к TVS без его включения.

Ток утечки (IR, Reverse Leakage Current), мА – обратный ток, протекающий через TVS при напряжении VR и при заданной температуре окружающей среды (обычно 25°С). В измерительных цепях важно выбирать TVS с минимальными токами утечки, чтобы избежать искажения полезных сигналов. Например, при защите измерительных цепей резистивных датчиков с токами питания в диапазоне десятков миллиампер ток утечки TVS не должен превышать десятков микроампер.

Напряжение пробоя (VBR, Breakdown Voltage), В, характеризует величину напряжения пробоя. При этом пробой определяется по достижению заданного значения тока пробоя IT при заданной температуре окружающей среды. Значение IT обычно выбирается равным 1 или 10 мА.

В документации, как правило, приводят не конкретное значение напряжения пробоя, а некоторый гарантируемый диапазон.

Напряжение ограничения (VC, Clamping Voltage) характеризует падение напряжения на TVS при протекании заданного пикового тока IPP при заданной температуре окружающей среды.

Максимальный пиковый ток (IPP, Maximum Peak Pulse Current), А – ток который может пропустить супрессор без повреждения.

Для однонаправленных TVS в дополнение к перечисленным параметрам приводятся значения прямого падения напряжения и тока (VF, IF).

Пиковая мощность (PPPM, Peak Pulse Power Dissipation), Вт – значение максимальной мощности при заданной длительности импульса и заданной температуре окружающей среды.

Пиковая мощность имеет сильную зависимость от длительности приложенного импульса (рисунок 4). При выборе TVS для конкретного приложения следует тщательно изучить стандарты с требованиями к электромагнитной совместимости (ЭМС). В них указывается амплитуды, длительности и другие параметры возможных помех.

Рис. 5. Зависимость пиковой мощности и пикового тока от температуры окружающей среды

Выше было неоднократно указано, что значения электрических параметров указываются для конкретных значений температуры. Рост температуры приводит к уменьшению допустимых значений пиковой мощности и токов (рисунок 5).

Важно упомянуть и дополнительные параметры TVS.

Емкость (С, Capacity), пФ, характеризует собственную емкость TVS. Этот параметр является достаточно противоречивым.

С одной стороны, чем больше емкость, тем эффективнее будет ограничение помех. Фактически ограничение помехи начинается благодаря заряду емкости еще до того, как начнется пробой.

С другой стороны, большая емкость будет негативным фактором в случае использования в быстродействующих цепях, так как будет вносить задержку в распространение сигналов.

Тепловое сопротивление «переход-вывод» (RuJL, Typical Thermal Resistance Junction to Lead) или тепловое сопротивление «переход – окружающая среда» (RuJA, Typical Thermal Resistance Junction to Ambient). Эти параметры важны при учете возможностей увеличения пиковой мощности за счет увеличения теплоотвода. Теплоотвод улучшается при использовании радиаторов и при монтаже на плату.

Анализ особенностей TVS показывает наличие и ряда недостатков. С одной стороны, TVS не являются идеальными ограничителями напряжения. Степень ограничения зависит от мощности помехи (рисунок 6). С другой стороны, характеристики TVS зависят от температуры окружающей среды. Однако во многих случаях TVS являются более оптимальным выбором по сравнению с другими защитными компонентами, такими как разрядники, варисторы, тиристоры.

Рис. 6. Особенности ограничения входного импульса напряжения

Сравнение характеристик защитных ограничителей напряжения

Для определения наиболее оптимальных областей применения для TVS-диодов проведем их качественное сравнение с другими типами защитных ограничителей напряжения, производимых компанией LittelFuse. Среди таких ограничителей можно выделить газоразрядные лампы, защитные тиристоры SIDACtor®, варисторы.

При анализе следует рассматривать основные эксплуатационные характеристики: уровни пиковых токов, диапазоны доступных напряжений ограничения, точность обеспечения напряжений ограничения, собственную емкость, эффективность ограничения выбросов, напряжение в режиме ограничения, соотношение габаритов и максимальной токовой нагрузки (таблица 1).

Таблица 1. Сравнительный анализ защитных ограничителей напряжения

Сравнение показывает, что все ограничители имеют свои особенности и специфику. По этой причине каждый из них находит свою область применения.

Газовые разрядники применяются для защиты оборудования от самых мощных помех. Для них пиковые токи составляют тысячи ампер. При этом число защитных срабатываний оказывается достаточно большим. Среди недостатков можно отметить большое значение напряжения в режиме ограничения и невысокое быстродействие. Это не позволяет использовать разрядники для низковольтных цепей. Еще одним недостатком можно считать большие габариты.

Тиристоры SIDACtor® используются для защиты от менее мощных помех. В сравнении с газоразрядными лампами они имеют лучшую эффективность ограничения. Это значит, что напряжение ограничения для них не так сильно зависит от тока, как для разрядников. Еще одним достоинством тиристоров является их надежность и долгий срок службы.

Главными достоинствами варисторов являются высокое соотношение пиковых токов и габаритов. Благодаря последнему обстоятельству, варисторы оптимальны для создания максимально компактных решений при защите от мощных помех. Их применяют как в источниках питания переменного тока, так и при защите низковольтных линий питания постоянного напряжения (например, в стандартных компьютерных интерфейсах).

TVS-диоды имеют наименьшее значения напряжений ограничения и самое быстрое время срабатывания. Его точность оказывается лучшей среди всех перечисленных приборов защиты. Эти факторы позволяют применять TVS не только для защиты линий питания, но и для защиты сигнальных, и даже логических линий.

Рис. 7. Примеры применения TVS -диодов

Если анализировать типовые области применения TVS-диодов, то среди них можно выделить следующие основные группы (рисунок 7):

• силовую электронику: (источники питания постоянного напряжения, драйверы электродвигателей, инверторы и так далее);
• телекоммуникационные системы;
• управляющие схемы (защита выходов и входов операционных усилителей, затворов транзисторов, входные и выходные линии, в том числе линии логических сигналов, и так далее);
• цифровые интерфейсы (USB, RS-485, RS-232, CAN и другие).

Компания Littelfuse выпускает широкий спектр защитных TVS-диодов для различных приложений.

Обзор TVS-диодов компании Littelfuse

Серии TVS производства компании Littelfuse отличаются высокими рабочими характеристиками и выпускаются для различных видов монтажа (рисунок 8).

• Серии TVS малой и средней мощности для поверхностного монтажа (SMF, SMAJ, P4SMA, SMA6J, SMA6L, SACB, SMBJ, P6SMB, 1KSMB, SMCJ, 1.5SMC, SMDJ, 5.0SMDJ) имеют четыре варианта корпусного исполнения. Они предназначены для поглощения выбросов мощностью до 5000 Вт.
• Серии TVS малой и средней мощности для монтажа в отверстия (P4KE, SA, SAC, P6KE, 1.5KE, LCE, 3KP, 5KP, SLD) выпускаются в четырех вариантах корпусов и имеют пиковую мощность до 5000 Вт.
• Серии TVS большой мощности для монтажа в отверстия (15KPA, 20KPA, 30KPA, AK1, AK3, AK6, AK10, AK15) используются для защиты от мощных выбросов напряжения мощностью до 30 кВт.

Компания Littelfuse также выпускает специализированные серии супрессоров для автомобильных приложений. Они способны работать в максимально жестких условиях.

Рис. 8. Варианты корпусных исполнений TVS-диодов производства компании LittelFuse

Наименования супрессоров Littelfuse унифицированы и состоят из пяти составляющих: названия серии, рейтинга напряжения, полярности (однонаправленные/двунаправленные), точности напряжения, типа упаковки (таблица 2).

Таблица 2. Наименования TVS-диодов производства компании LittelFuse

Структура наименования
1	2	3	4	5
P6KE	6.8	C	A	B
Серия	Значение напряжения	Полярность	Точность напряжения	Упаковка
SMAJ – 400 Вт	Значение постоянного обратного напряжения	С = двуполярный	A = 5%	B – Bulk Pack
SMBJ – 600 Вт
SMCJ – 1500 Вт
SA – 500 Вт
LCE – 1500 Вт
5KP – 5000 Вт
P4SMA – 400 Вт	Значение напряжения пробоя
P6SMBJ – 600 Вт
1KSMBJ – 1K Вт
1.5SMC – 1,5 кВт
P4KE – 400 Вт
1.5KE – 1,5 кВт

Рейтинг напряжения для ряда серии указывает на минимальное значение постоянного обратного напряжения. Для некоторых серий в названии указывается номинальное напряжение напряжения пробоя.

TVS-диоды поверхностного монтажа производства Littelfuse предназначены для создания компактных схем защиты от выбросов напряжения малой и средней мощности. Все серии имеют диапазон рабочих температур -65…150°C.

Для портативных устройств, критичных к габаритам электронных компонентов, идеально подойдут однонаправленные TVS серии SMF. Они выпускаются в корпусах SOD-123, длина которых не превышает 3,9 мм, а ширина – менее 2 мм. При этом их пиковая мощность составляет 200 Вт.

Представители серий SMAJ и P4SMA имеют пиковую мощность 400 Вт. Доступны как однонаправленное, таки в двунаправленное исполнения. Для обеих серий используется стандартный корпус DO-214AC.

Такой же корпус имеют диоды серии SMA6L. Однако их мощность составляет уже 600 Вт. Номенклатура серии состоит всего из двух представителей с уровнями постоянного обратного напряжения 5 и 12 В.

Серия SMA6L имеет такую же пиковую мощность, как и у SMA6J, но выбор уровней постоянного обратного напряжения для нее гораздо шире – 5…80 В.

Серии SMA6L и SMA6J состоят только из однонаправленных диодов.

Серия SACB имеет интересную особенность – в одном корпусе интегрирован TVS и обычный выпрямительный диод. Это дает возможность использовать SACB в цепях переменного напряжения. Впрочем, стоит помнить, что для ограничения импульсов положительной и отрицательной полярности необходимо использовать два разнополярно включенных параллельных SACB.

Серии SMBJ, P6SMB имеют такую же пиковую мощность как и серии SMA6L и SMA6J, но диапазон доступных уровней постоянного обратного напряжения для них существенно шире, он доходит до 440 и 490 В соответственно. Кроме того, SMBJ и P6SMB выполняются как в одно- так в двунаправленной конфигурации.

Наибольшей пиковой мощностью среди TVS в корпусе DO-214AA обладают представители серии 1KSMB (до 1000 Вт).

Серии SMCJ и 1.5SMC выпускаются в корпусе DO-214AB и имеют пиковую мощность 1500 Вт. Для обеих серий доступны одно- и двунаправленные модификации.

Серии SMDJ и 3.0SMDJ имеют мощность 3000 Вт и небольшой диапазон доступных напряжений переключения.

Серия 4.0SMDJ24A состоит из одного представителя с постоянным обратным напряжением 24 В.

Наибольшей пиковой мощностью в 5000 Вт обладают представители серии 5.0SMDJ.

Таблица 3. TVS-диоды для поверхностного монтажа

Наименование	Корпус	Постоянное обратное напряжение, В	Напряжение пробоя мин., В	Напряжение ограничения при максимальном пиковом токе, В	Пиковая мощность, Вт	Диапазон рабочих температур, °C
SMF	SOD-123	5,0…54	6,4…60,0	9,2…87,1	200	-65…150
SMAJ	DO-214AC	5,0…440	6,4…492,0	9,2…713,0	400
P4SMA	DO-214AC	5,8…495	6,45…522,5	10,5…760	400
SMA6J	DO-214AC	5,0…12	6,4…13,3	9,2…19,2	600
SMA6L	DO-221AC	5,0…85	6,4…94,4	9,2…137,0	600
SACB	DO-214AA	5,0…50	7,6…55,5	10…88,0	500
SMBJ	DO-214AA	5,0…440	6,4…492	9,2…713,0	600
P6SMB	DO-214AA	5,8…495	6,45…522,5	10,5…760,0	600
1KSMB	DO-214AA	5,8…136	6,45…171,0	10,5…246,0	1000
SMCJ	DO-214AB	5,0…440	6,4…492	9,2…713,0	1500
1.5SMC	DO-214AB	5,8…495	6,45…522,5	10,5…760,0	1500
SMDJ	DO-214AB	5,0…170	6,4…242,0	9,2…356,0	3000
3.0SMC	DO-214AB	20…30	22,2…36,7	42,0…70,0	3000
4.0SMDJ24A	DO-214AB	24	26,7	38,9	4000
5.0SMDJ	DO-214AB	12…170	13,3…189,0	19,9…275,0	5000

TVS-диоды малой и средней мощности являются выводными аналогами рассмотренных выше семейств для поверхностного монтажа (таблица 4). Отдельно стоит отметить серию LCE.

Таблица 4. TVS-диоды малой и средней мощности для поверхностного монтажа

Наименование	Корпус	Постоянное обратное напряжение, В	Напряжение пробоя мин., В	Напряжение ограничения при максимальном пиковом токе, В	Пиковая мощность, Вт	Диапазон рабочих температур, °C
P4KE	DO-41	5,8…495	6,45…522,5	10,5…760	400	-65…150
SA	DO-15	5,0…180	6,4…200,0	9,2…289,0	500
SAC	DO-15	5,0…50	7,6…55,5	10…88,0	500
P6KE	DO-15	5,8…512	6,45…570,0	10,5…828,0	600
1.5KE	DO-201	5,8…512	6,45…570,0	10,5…828,0	1500
LCE	DO-201	6,5…90	7,22…100,0	11,2…146,0	1500
3KP	P600	5,0…220	6,4…244,0	9,2…371,0	3000
5KP	P600	5,0…250	6,4…277,0	9,2…425,0	5000

TVS серии LCE, как и серий SAC и SACB, представляют собой интегрированные в одном корпусе TVS и выпрямительный диод. Но, по сравнению с SAC, диоды LCE имеют большую пиковую мощность (1500 Вт) и более широкий диапазон доступных напряжений пробоя.

TVS-диоды большой мощности выпускаются только в выводных исполнениях (таблица 5).

Таблица 5. TVS-диоды большой мощности для поверхностного монтажа

Наименование	Корпус	Постоянное обратное напряжение, В	Напряжение пробоя мин., В	Напряжение ограничения при максимальном пиковом токе, В	Пиковая мощность, Вт	Диапазон рабочих температур, °C
15KPA	P600	17…280	18,99…312,8	29,3…454,5	15000	-65…150
20KPA	P600	20…300	26,81…335,1	36,8…483,0	20000
30KPA	P600	28…288	31,28…334,0	50,0…484,0	30000
AK1	Radial Lead	76	85	140	–	-55…150
AK3	Radial Lead	15…430	16,0…440,0	28,0…625,0	–
AK6	Radial Lead	30…430	32,0…440,0	90,0…625,0	–
AK10	Radial Lead	30…430	32,0…560,0	58,0…750,0	–
AK15	Radial Lead	58…76	64,0…85,0	110,0…150,0	–	-55…125
SLD	P600	10…36	11,8…40,0	19,0…60,1	2200	-55…150

Серии 15KPA, 20KPA, 30KPA имеют пиковую мощность, соответственно, 15 кВт, 20 кВт и 30 кВт. Однако минимальные значения постоянного обратного напряжения для них превышают 20 В. Исключением является серия 15KPA, для которой значение обратного напряжения – от 17 В.

Серии AKx имеют радиальное расположение выводов и большую поверхность p-n-переходов. Они оптимизированы для протекания огромных токов до 1 кА (AK1) и до 15 кА (AK15). В первой половине 2015 года ожидается выпуск изделия на ток до 30 кА. При этом ВАХ этих TVS, с учетом отклика на мощные импульсы, имеет ярко выраженную петлю. Данные диоды могут включаться параллельно для увеличения суммарной мощности.

Серия SLD оптимизирована для автомобильных приложений и имеет пиковую мощность 2,2 кВт.

Огромный выбор различных TVS позволяет разработчику найти оптимальный компонент для своего приложения. Инженеры Littelfuse предлагают алгоритм для определения подходящего диода с учетом особенностей приложения.

Алгоритм выбора TVS-диодов Littelfuse:

• Определить особенности приложения:
  • тип напряжения (переменное/постоянное);
  • необходимость использования одно- или двунаправленных TVS;
  • номинальное напряжение защищаемой линии;
  • максимальное значение тока ограничения;
  • максимально допустимое напряжение ограничения для нагрузки;
  • диапазон рабочих температур;
  • тип монтажа компонентов (поверхностный/ в отверстия).

  Значение обратного напряжения диода должно быть больше номинального напряжения схемы. В противном случае возможно включение диода даже при отсутствии помех.

  Значение токов и мощностей может быть определено с учетом импеданса защищаемой схемы. При расчете, как правило, отталкиваются от параметров помех, указанных в стандартах помехозащищенности.

  Напряжение ограничения не должно превышать максимально допустимое значение напряжения защищаемой линии.

  • После выбора диода по рабочим характеристикам следует провести проверку. Необходимо убедиться, что все характеристики отвечают требованиям во всем диапазоне рабочих температур.
  • Проверить соответствие выбранного TVS ограничениям на габаритные размеры и тип монтажа.
  • Провести проверку с помощью опытных образцов. Разработчики могут обратиться к официальному дистрибьютору Littelfuse в России – компании КОМПЭЛ.

  Заключение

  TVS-диоды имеют существенные конструктивные отличия от обычных диодов. Целью изменений является увеличение значений пиковых токов и мощностей.

  Как и другие защитные ограничители напряжения, TVS-диоды имеют особенности применения. Для большого количества приложений именно TVS являются оптимальным выбором. Среди областей их применения можно выделить силовую электронику, цифровые интерфейсы, управляющие и телекоммуникационные схемы.

  В номенклатуре Littelfuse представлены TVS-диоды с различными характеристиками:

  • одно- и двунаправленные;
  • с постоянным обратным напряжением 5…530 В;
  • для поверхностного и выводного монтажа;
  • с уровнями мощности 0,4…30 кВт;
  • с уровнями пиковых токов до 15000 А.

  Многообразие супрессоров Littelfuse позволяет разработчикам выбирать оптимальные TVS для каждого конкретного приложения.

  Литература

  1. TVS Diode Devices. Transient Voltage Suppression. PRODUCT CATALOG & DESIGN GUIDE. 2013, Littelfuse.
  2. Electronics Circuit Protection. Product Selection Guide. 2013, Littelfuse.
  3. Документация на компоненты взята с официального сайта Littelfuse http://www.littelfuse.com/.

  

  PulseGuard – низкоемкостные чип-супрессоры для ESD-защиты

  Электростатический разряд (ESD) – это разновидность электрических переходных процессов, представляющих серьезную угрозу для чувствительных электронных схем. Наиболее распространенной причиной появления ESD является трение между разнородными материалами.

  Потенциал ESD-помехи может достигать уровня до 15000 В, что может вызывать катастрофические повреждения электронных компонентов в цепи.

  PulseGuard® – семейство чип-супрессоров электростатического разряда, разработанное компанией Littelfuse для сигнальных низковольтных цепей. Данные разрядники, изготовленные из полимерных композитов, обладают крайне низкой емкостью (<0,12 пФ), малыми токами утечки (<1 нА) и быстрым временем отклика (<1 нс), что делает их идеальными для использования в приложениях с высокоскоростной передачей данных: IEEE1394, USB, HDMI, DVI, eSata, Ethernet.

  Эти супрессоры обеспечивают надежную защиту от ESD, не искажая сигнал, проходящий по защищаемым линиям. Супрессоры PulseGuard® выбирают, если в приложении требуется только защита от ESD (IEC 61000-4-2), либо защита только линий передачи данных и сигнальных линий, а также если в приложении жесткие требования по низкому уровню вносимой паразитной емкости.

  Семейство PulseGuard® состоит из серий PGB1 и PGB2. Супрессоры типоразмеров 0201 и 0402 представляют собой одиночный двунаправленный TVS-диод с рабочим напряжением 12 В, для типоразмера 0603 этот параметр составляет 24 В. Супрессоры в корпусе SOT-23 рассчитаны на рабочее напряжение 24 В и состоят из двух симметричных (двунаправленных) TVS-диодов.

  Низкие значения емкости супрессоров PulseGuard® позволяют добиться отличных характеристик по быстроте срабатывания и уровню вносимых потерь в полосе частот вплоть до 10 ГГц.

  Как выбрать TVS-диод для защиты электрической схемы?

  Главная страница » Как выбрать TVS-диод для защиты электрической схемы?

  

  Электрические системы промышленного назначения нередко требуют защиты входных цепей. Здесь важный момент — как выбрать TVS-диод, является определяющим. Именно упомянутый прибор, как правило, видится оптимальным для защиты входов электрической схемы от значительных по силе переходных импульсов. Таковые могут наводиться расположенным поблизости оборудованием, ударами молнии, скачками электрического напряжения.

  TVS-диоды на подавление переходных электрических процессов

  Разработаны и применяются большое число компонентов, как пассивных, так и активных, способных обеспечить защиту от импульсов (скачков) напряжения на входе электрических схем. Защита, в частности, предполагает:

  1. Рассеивание энергии короткого замыкания.
  2. Шунтирование импульсного тока.

  Здесь, помимо TVS-диодов, шунтирование тока реализуется за счёт использования приборов:

  ,
  • газоразрядных трубок (GDT),
  • искровых разрядников,
  • RC-фильтров.

  Однако каждый прибор списка обладает определёнными недостатками. Конечно же, TVS-диоды не идеальное решением. Но этот тип приборов, как правило, является наиболее эффективным вариантом защиты от импульсных токов величиной 2 — 250 А.

  Газоразрядные трубки, металлооксидные варисторы и тиристоры обычно предпочтительны для более высоких уровней рассеивания перенапряжения. В свою очередь RC-фильтры видятся оптимальными для более низких значений рассеивания перенапряжения.

  Между тем, для электриков и электронщиков, малознакомых с защитными диодами и техническими характеристиками этих приборов достаточно сложно определиться с выбором. Поэтому ниже рассматривается тема: как выбрать TVS-диод для защиты от перенапряжения, создавая тем самым более надежную электрическую схему.

  TVS-диод: предназначение прибора + технические характеристики

  Фактически цель TVS-диода, устанавливаемого на входе электрической схемы — минимум влияния на процесс в моменты номинальной работы. Лишь в условиях переходного перенапряжения, прибор немедленно проводит и шунтирует ток на землю, поддерживая тем самым напряжение схемы на безопасно низком уровне.

  

  Схема на подключение, показывающая, как функционирует защита, определяющая в какой-то степени, как выбрать TVS-диод: 1 — источник входа/выхода; 2 — направление хода импульсного тока; 3 — защитный TVS-диод; 4 — интегральная схема, защищённая от перенапряжения

  По сути, TVS-диоды обладают вовсе не идеальными характеристиками, что необходимо учитывать, чтобы обеспечить надёжную защиту и минимальное воздействие на электрическую схему. Отсутствие фактора идеальности в какой-то степени сопоставимо с диодами ESD. Однако, поскольку диоды защиты от импульсных перенапряжений более важны для надежности электрической схемы, эти приборы требуют дополнительного внимания при выборе.

  Как выбрать TVS-диод для электрической схемы?

  Знакомство с техническими данными на TVS-диоды сопровождается несколькими важными характеристиками, которые способны ввести в заблуждение электрика (электронщика) с малым опытом. Отметим эти ключевые параметры с последующим более подробным рассмотрением, дабы определить степень важности конструкции защиты.

  Параметр #1: Приложенное напряжение (V_RWM)

  Приложенное напряжение, при котором утечка тока TVS-диода минимальна. Обычно этот параметр выражается в наноамперах.

  Обратное рабочее максимальное напряжение (V_RWM) определяется как напряжение, приложенное к TVS-диоду с гарантией минимальной утечки тока в результате нагрузки рабочего процесса или перегрева. Определение «утечки тока» зависит от производителя прибора, но обычно значение здесь составляет <100 нА. Спецификация V_RWM позволяет проектировщику выбрать TVS-диод, обладающий минимальной утечкой в рабочих условиях.

  На практике конструирования (сборки схем) рекомендуется выбирать параметр V_RWM несколько выше ожидаемого максимального рабочего напряжения. Если приложенное напряжение поднимается выше V_RWM, существует вероятность значительного увеличения утечки тока через диод. Например, если защищенная линия работает при номинальном напряжении 5 вольт с максимальной дисперсией до 7 вольт, следует убедиться в том, что параметр V_RWM составляет 7 вольт или несколько больше.

  Параметр #2: Напряжение пробоя (V_BR)

  Речь идёт о величине напряжения, при которой TVS-диод начинает проводить ток. Эта величина обычно определяема при утечке 1 мА. Параметром V_BR определяется точка перегиба диодной кривой, где утечка увеличивается экспоненциально, что обычно характеризуется точкой «включения» диода.

  В отличие от характеристики V_RWM, характеристика V_BR указывает значение постоянного тока, которое может значительно смещаться в зависимости от рабочего процесса и температуры. Соответственно характеристика определяется минимальным и максимальным значением.

  Распространенной ошибкой проектировщиков является уверенность в том, что номинальные системные напряжения ниже V_BR обеспечат низкую утечку тока. Это не так, поскольку параметр V_BR может сдвигаться и даёт относительно высокую определенную утечку при токе 1 мА.

  Соответственно, следует убедиться, что номинальное напряжение остаётся ниже значения V_RWM, но не V_BR, чтобы тем самым обеспечить очень низкую утечку для разрабатываемой электрической (электронной) схемы.

  Параметр V_BR всегда выше V_RWM, поэтому, когда TVS-диод имеет правильно поставленный V_RWM, характеристика V_BR не вызовет значительной утечки тока. В условиях скачка напряжения V_BR — это напряжение, при котором TVS-диод начнет фиксировать уровень, поэтому более низкое значение V_BR даст меньшее ограничение и лучшую защиту при сравнении двух TVS-диодов с одинаковой характеристикой R_DYN.

  Параметр #3: Максимальный ток (I_PP)

  Максимальный ток (с учётом определённой формы волны), который TVS-диод способен выдержать до момента выхода из строя. Пиковый импульсный ток (I_PP) определяется как максимальный импульсный ток, шунтируемый до момента перегрева и выхода прибора из строя.

  Следует помнить — скачок напряжения характеризуется максимальным током I_PP и является критическим значением. Этим значением определяется, способен ли конкретный TVS-диод пропустить нагрузку без каких-либо повреждений. Необходимо удостовериться при выборе, что значение I_PP прибора больше, чем пропускаемый пиковый импульсный ток.

  TVS-диоды повреждаются избыточным током, но не избыточным напряжением. Соответственно, при выборе TVS-диода указанный параметр I_PP (величина импульсного тока) определяет требования. При выборе TVS-диода обязателен учёт снижения номинальных характеристик I_PP по перегреву. У многих TVS-диодов эти характеристики уменьшаются до 80% от номинального значения при повышении нагрева до 105 — 125°C.

  Все спецификации на выбираемые TVS-диоды должны включать график, показывающий пиковую рассеиваемую мощность в зависимости от температуры. Этот график необходимо использовать для расчета значения I_PP.

  Чем короче импульс эталонной формы волны, тем выше I_PP. Следовательно, важно убедиться, что значение I_PP относится к той же форме волны, что и условия тестирования. Если таблица данных не определяет параметр относительно конкретной формы волны, обычно имеется таблица данных кривой, которая показывает пиковую мощность импульса (рассчитанную как I_PP × V_CLAMP) по длине импульса.

  Это уже позволяет приблизительно определить I_PP для заданной длины импульса. Однако методика в данном варианте отличается неточными показателями. Рекомендуемая практика — использовать TVS-диод, где параметр I_PP привязан к точной форме волны.

  Параметр #4: Динамическое сопротивление (R_DYN) и напряжение фиксации (V_CLAMP)

  Эти два параметра рассматриваются совместно, потому что R_DYN является внутренним свойством диода, а V_CLAMP важной спецификацией системы. Все TVS-диоды имеют некоторое внутреннее сопротивление, определяемое как R_DYN. В момент протекания тока через прибор, напряжение, измеренное на выводах диода, определяется как:

  Характеристика V_CLAMP определяет напряжение, которому система будет подвергаться во время скачка напряжения. Чем ниже V_CLAMP, тем меньше вероятность того, что защищённая система откажет по причине электрического перенапряжения. Если параметр V_CLAMP нарушает абсолютное максимальное напряжение системы входных цепей, сбои становятся возможны, даже если TVS-диод шунтирует ток.

  

  Схема показывает работу защиты с учётом динамического сопротивления и напряжения фиксации: 1 — источник входа/выхода; 2 — импульсный ток; 3 — определяющие критерии сопротивления и напряжения; 4 — защищаемая сторона

  Эффективная конструкция защиты — это выбор TVS-диода, обладающего достаточно низким значением V_CLAMP. Такой выбор позволяет обойтись без компонентов, устойчивых к высокому напряжению, но которые являются дорогостоящими и обладают худшими характеристиками. Поскольку значение V_CLAMP в значительной степени определяется R_DYN, выбор диода, обладающего более низким значением R_DYN, становится очевидным.

  Характеристика V_CLAMP всегда будет указываться в техническом описании диода TVS относительно I_SURGE и эталонной формы волны, аналогично I_PP. Следует проявлять осторожность при сопоставлении условий тестирования, указанных в листе данных, с рабочими условиями.

  Это обусловлено тем, что значение V_CLAMP будет значительно отличаться в зависимости от условий. К тому же характеристика R_DYN не всегда указывается в технических данных TVS-диодов. Если это значение не указано, допустимо приблизительно рассчитать параметр посредством формулы:

  После вычисления R_DYN можно рассчитать V_CLAMP для любого испытательного тока, при условии, что этот ток относится к той же форме волны. Если R_DYN или V_CLAMP необходимы по отношению к другой форме сигнала, способа легко вычислить эти значения не существует. Тогда выход из положения — поиски TVS-диода, обладающего нужными величинами для данной формы сигнала.

  Параметр #5: Полярность приборов

  Существуют TVS-диоды однонаправленного и двунаправленного действия. Эта разница проявляется на кривых ток / напряжение приборов.

  Как показывают кривые ток / напряжение, однонаправленные TVS-диоды имеют отрицательное напряжение пробоя чуть ниже 0 вольт. Двунаправленные TVS-диоды имеют симметричное напряжение пробоя между положительным и отрицательным направлениями.

  Этот момент означает, что если сигнал всегда нормально-положительный, допускается использовать однонаправленный TVS-диод. Однако когда сигнал способен измениться на нормально-отрицательный, следует использовать двунаправленный TVS-диод.

  Компромисс здесь заключается в том, что отрицательная характеристика V_CLAMP однонаправленного TVS-диода намного лучше, чем V_CLAMP двунаправленного TVS-диода по причине более низкого значения V_BR. Требуется обращать внимание на рабочий диапазон электрической схемы для правильного выбора полярности TVS-диода.

  Параметр #6: Ток утечки (I_LEAK) и паразитная ёмкость

  TVS-диоды, как и прочие аналоговые компоненты, обладают током утечки (I_LEAK) и паразитной ёмкостью. Идеальный TVS-диод не повлияет на схему с параметром ниже V_RWM. Однако ток утечки и ёмкость реальных TVS-диодов могут иметь достаточно высокие показатели и, соответственно, оказывать влияние на схему, если эти значения не учитывать. В частности, для TVS-диодов с более низким напряжением, токи утечки могут достигать значения 1 мА, а ёмкость превышать 1000 пФ.

  Для работы некоторых схем это несущественно, но для других достаточно критично. Например, в схемах с батарейным питанием постоянная утечка тока 1 мА сопровождается значительным потреблением энергии. В свою очередь на защите точных входов высокая ёмкость снижает отношение сигнал / шум.

  Необходимо убедиться, что эти паразитные элементы учтены и приемлемы, когда выполняется проектирование схемы защиты. Понимание отмеченных спецификаций позволяет разработчику быстро выбрать подходящий TVS-диод для схемы с гарантией, как надёжной работы, так и минимального воздействия на функциональность.

  Заключение

  Создание надежного продукта — одна из самых важных и сложных задач, которую предстоит решить разработчику схем. Самая важная часть — обеспечение защиты от кратковременных скачков напряжения, способных разрушить оборудование, привести к отказу. Защита от перенапряжения, однако, возможна и работает эффективно, если внимательно изучить спецификации TVS-диодов и применить на практике.

  При помощи информации: TI

  КРАТКИЙ БРИФИНГ

  Z-Сила — публикации материалов интересных полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мульти-тематическая информация — СМИ .

  Tvs что это

  Англо-русский словарь технических аббревиатур . 2011 .

  Смотреть что такое «TVS» в других словарях:

  TVS — Nombre público TVS Eslogan El Súper canal del centro Tipo de canal Aire Programación General. Propietario Grupo Sindoni, Inversiones Rendón y Grupo Empresarial Santoro. Operado por Promociones Telemaracay C.A … Wikipedia Español

  TVS — may stand for:Television* TVs, the plural abbreviation for the word television. * TVS, aka Television Silesia free TV channel in Katowice, Silesia; * TVS, aka Television Sydney free TV channel in Sydney, Australia; * TVS, aka Television South the … Wikipedia

  TVS — bezeichnet: einen polnischen regionalen Fernsehsender, siehe TVS (Fernsehsender) einen russischen Fernsehsender, siehe TWS (Fernsehsender) Suppressordiode Tendovaginosis stenosans (Quervain Krankheit); Schnellender Finger den Tarifverbund… … Deutsch Wikipedia

  TVS — Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom.   Sigles d’une seule lettre   Sigles de deux lettres > Sigles de trois lettres   Sigles de quatre lettres … Wikipédia en Français

  TVS — Abbreviation for transvaginal ultrasound, a technique in which sound waves are sent out by an ultrasound probe that has been inserted in the vagina. The waves go through the vaginal wall and bounce off the ovaries, and a computer uses the… … Medical dictionary

  TVS group — TVS is a diversified industrial conglomerate with principal base in Chennai and Madurai. Almost all the companies in the group are privately held. The largest and the most visible company is TVS Motors, one of the top 3 two wheeler manufacturers… … Wikipedia

  TVS (Fernsehsender) — Senderlogo Allgemeine Informationen Empfang: Kabel, Satellit … Deutsch Wikipedia

  TVS Matriculation Higher Secondary School — TVS Laksmi Matriculation Hr. Sec. School was founded in the year 1972. It provides good education to the inhabitants of Madurai and its surroundings. It is governed by an expert council named Lakshmi Vidya Sangham constituted by the elite… … Wikipedia

  TVS Canal 13 — Nombre público TVS Canal 13 Eslogan La Televisión de los Riobambeños Tipo de canal Aire Programación General País … Wikipedia Español

  TVS China — or Southern Television Guangdong is a regional Chinese language channel in Southern China. TVS is based in Guangzhou and covers mainly in Guangdong Province and Hong Kong. Most of the channels programming and broadcast is mainly in… … Wikipedia

  TVS Motors — Infobox Company company name = TVS Motors company company type = Private Conglomerate (BSE) company slogan = Inspiration in Motion foundation = in 1911 by Shri.T V Sundaram Iyengar location = flagicon|IND Chennai, Tamilnadu, India key people =… … Wikipedia

  Похожие публикации:

  1. Как открыть excel 2003 в 2010
  2. Matrix чей бренд ручного инструмента
  3. Microlab m930 как включить
  4. N76e003at20 как прошить