что такое transient voltage suppression diodes

Супрессорный диод защита против напряжения

Главная страница » Супрессорный диод защита против напряжения

Супрессорный диод – полупроводник TVS (Transient Voltage Supression), как следует из перевода, обеспечивает подавление выбросов напряжения. Этот электронный компонент находит широкое применение в схемах различных современных устройств, включая компьютерное оборудование. Рассмотрим характеристику прибора с целью получения более подробных сведений о функциональности и возможностях.

TVS-диод: характеристика + обзор на супрессорный диод

Кремниевые TVS-диоды характеризуются в первую очередь наличием переход P-N, аналогичного стабилитрону. Однако переход выполнен с большим поперечным сечением, пропорциональным номинальной импульсной мощности супрессорного диода.

Эти электронные компоненты выступают шунтирующими устройствами, способными ограничивать скачки напряжения посредством низкоимпедансного лавинного пробоя P-N перехода.

На картинке ниже показана графическая кривая V — I, сильно напоминающая по форме графическую кривую стабилитрона. Но разница между электроникой здесь в том, что супрессорный диод разработан и предназначен для подавления переходных напряжений, тогда как стабилитрон выполняет функцию регулирования.

Графическая кривая электрической вольтамперной характеристики однонаправленного (однополярного) супрессорного диода в процессе действия

Импульсы большой длительности подавляются TVS-диодом за счёт увеличенной площади кристалла и свойств хорошего рассеивания тепла. Пороговые значения напряжения и мощности на супрессорном диоде допустимо увеличивать путём последовательного или параллельного соединения приборов.

Переходный процесс мгновенно шунтируется, что сопровождается не менее быстрым отводом чрезмерно сильного тока от защищаемого устройства. На картинке ниже демонстрируется простейшая схема защиты, где работает супрессорный диод, и результат отвода переходного тока на землю.

Демонстрационная схема работы однополярного TVS-диода: 1 — положительный и отрицательный входные (3) импульсы величиной 8 кВ в момент переходного процесса; 2 – импульсы положительный (12В) и отрицательный (0,6В) фиксированной формы волны на выходе (4)

Как и любой другой электронный компонент, супрессорный диод обладает электрическими характеристиками. Это своего рода набор параметров, определяющих критерии функциональности заключённой внутри прибора схемы.

Супрессорный диод — расшифровка электрических характеристик

Основными показателями электрических характеристик на супрессорный диод являются:

Напряжение холостого хода — максимальное длительное постоянное или пиковое значение, которое допускается применять в стандартном диапазоне рабочих температур. Как правило, напряжение холостого хода на 10% ниже аналогичного параметра пробоя.

Напряжение пробоя — значение, измеренное на устройстве при заданном импульсном постоянном токе на характеристической кривой V / I в месте или рядом с местом возникновения пробоя (лавины). Также этот параметр известен как значение на устройстве в области пробоя до точки переключения при заданном токе пробоя.

Ток утечки — максимальный ток, который протекает через супрессорный диод при номинальном противостоянии напряжения холостого хода для заданной температуры. Также этот параметр известен как обратный ток утечки.

Ёмкость – параметр, связанный с применениями, обусловленными высокой скоростью передачи данных. Измеряется при определённой частоте и смещении. Высокий параметр ёмкости ухудшает сигналы.

Прямое напряжение – величина на супрессорном диоде в прямом проводящем состоянии при заданном токе.

Напряжение ограничения – величина на пике, измеренная на устройстве во время приложения импульсного тока для заданной формы волны. Следует иметь в виду: ток утечки и ёмкость не должны оказывать влияние на характеристики цепи.

Супрессорный диод – типичное исполнение приборов

Супрессорными диодами ограничиваются скачки напряжения до уровня допустимой величины при помощи действия шунтирующего вентиля (схемы автоматического шунтирования выхода источника питания).

Супрессорный диод шунтирующего типа начинает проводить, когда пороговая величина превышает допустимую величину.

Схематичное исполнение применяемых на практике супрессорных диодов: 1 – однонаправленного действия; 2 – двунаправленного действия; 3 – массив (матрица) управляющих элементов

Напротив, TVS-диод возвращается в непроводящее состояние, если напряжение падает ниже порогового значения. Скачки импульсов отсекаются до безопасного уровня с помощью шунтирования.

Электронные приборы TVS-диоды являются показательными примерами шунтирующих устройств. Существуют две основные категории шунтирующих конструкций:

Супрессорный диод + функция шунтирующего действия

Шунтирующие устройства срабатывают в условиях превышения пороговых напряжений, в результате чего создают падение напряжения в открытом состоянии всего на несколько вольт. Этим процессом, собственно, и обусловлено название «шунтирующий вентиль».

Приборы TVS-диоды переходят в непроводящее состояние, когда управляющее напряжение и / или ток уменьшаются в условиях переходного процесса. Примерами устройств на основе шунтирующих вентилей являются газоразрядные трубки (GDT — Gas Discharge Tubes), а также тиристоры.

Большинство супрессорных диодов, которые используются в схемах защиты с низким энергопотреблением, имеют форму волны 8/20 мкс, как показано на картинке ниже. Приборы большой мощности характеризуются формой волны импульсного перенапряжения 10/1000 мкс.

График формы волны импульса (8/20 мкс): 1 – пиковое значение тока; 2 – временная точка; 3 – параметры формы волны; Ipp – импульсные токи; Tms – значения времени в мкс

Пиковая импульсная мощность на супрессорном диоде может составлять от 30 киловатт до 25 ватт. Номинальная мощность рассчитывается как произведение пикового импульсного тока и напряжения ограничения.

По мере уменьшения ширины импульсного импульса пиковая мощность импульса увеличивается логарифмически. Для более коротких импульсов TVS-диод способен обрабатывать более высокие пиковые импульсные токи.

Пиковая импульсная мощность импульса 3 мкс составляет примерно 1 кВт. Когда импульс скачка увеличивается, как на кривой выше до 10/1000 мкс, пиковая мощность импульса снижается до 60 Вт.

Конфигурации корпусов супрессорных диодов доступны различными размерами от больших модулей до миниатюрных изделий. Поддерживается конфигурация под условия поверхностного монтажа. Электронные супрессорные приборы надёжно защищают схемы с одной или несколькими линиями, однонаправленного или двунаправленного хода.

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Источник

Защитный диод (супрессор): принцип работы, как проверить TVS-диод.

Защитный диод — гость нашего обзора полупроводников.

Мощность помех, влияющих на уровень напряжения в приборе, может быть различна. Для противостояния высокоэнергетическим импульсам возможно применение газовых разрядников и защитных тиристоров. Чтобы обезопаситься от средне- и маломощных воздействий больше подойдут защитные диоды и варисторы.

Защитный диод, наиболее часто выполняемый из кремния, может носить название:

Зачастую супрессор становится одной из составных частей импульсного питающего блока, поскольку в случае неисправности блока супрессор может защитить его от перенапряжения. Изначально защитный диод был создан в качестве страховки от атмосферных электрических воздействий на приборы.

Существует несколько сфер современного применения ограничительных стабилитронов:

Принципы действия

Защитный диод обладает специфической ВА характеристикой, отличающейся нелинейностью. При условии, что размер амплитуды импульса окажется больше допустимого, то это повлечёт за собой так называемый «лавинный пробой». Иными словами, размер амплитуды будет нормирован, а все излишки будут выведены из сети через защитный диод.

Рис 1 Защитный диод- принцип работы полупроводника

Принцип работы TVS-диода предполагает, что до момента возникновения опасности диодный предохранитель никоим образом не оказывает влияние на сам прибор и его функциональные свойства. Таким образом, необходимо отметить, что выявляется ещё одно название для защитного диода — лавинный диод.

Существует два типа ограничительных стабилитронов:

Защитный диод, двунаправленный приспособленный для работы в сетях с переменным током.

Применимы только для сетей с постоянным током, поскольку имеют однонаправленный рабочий режим. Способ подключения несимметричного защитного диода не соответствует стандартному. Его анод соединяется с минусовой шиной, а катод — с плюсовой. Положение получается условно перевёрнутым.

Кодировка защитных диодов, относящихся к симметричным, включает в себя литеры «С» или «СА«. У несимметричных диодных предохранителей имеется цветная маркировка в виде полосы на стороне катодного вывода.

Корпус каждого защитного диода также снабжён маркировочным кодом, в сжатом виде отображающим все значимые параметры.

Если входной уровень напряжения у диода увеличится, то стабилитрон в течение очень краткого временного отрезка уменьшит показатель внутреннего сопротивления. Сила тока в этот момент, напротив, возрастёт, а предохранитель перегорит. Поскольку действует защитный диод практически моментально, целостность основной схемы не нарушается. На деле, быстрая реакция на переизбыток напряжения является самым главным достоинством TVS-диода.

Значимые характеристики защитных диодов

Значение напряжения, при котором происходит открытие диода и уведение потенциала к общему проводу. Дополнительное синонимичное обозначение — VBR.

Максимальный обратный ток утечки. Имеет маленькое значение, измеряемое в микроамперах, и функциональность устройства от него практически не зависит. Дополнительное обозначение — IR.

Значение является показателем постоянного обратного напряжения. VRWM.

Наибольшее значение по импульсному напряжению ограничения. VCL, VCmax.

Наибольшее значение пикового импульсного тока. Иначе это показатель наибольшей силы безопасного для защитного диода токового импульса. Для наиболее действенных ограничительных стабилитронов данное значение может составлять сотни ампер. IPP.

Показатель наибольшего значения допустимой импульсной мощности. К сожалению данный параметр крайне зависим от длительности импульса.

Рис 2 ВА характеристики защитного диода

Уровень мощности у защитных диодов неодинаков. Тем не менее, если исходных данных по этому параметру у супрессора недостаточно, его спокойно можно скомбинировать ещё с одним или несколькими полупроводниками, что положительно скажется на общем уровне мощности.

TVS-диод может выполнять функцию стабилитрона. Но прежде необходимо проверить его максимально рассеиваемую мощность и динамический ток при Imax. и Imin.

Проверка целостности защитного диода

Проверка на целостность защитного, как и выпрямительного (в том числе силового), диода осуществляется мультиметром (как вариант, можно применить омметр). Использовать прибор с этой целью можно только в режиме прозвонки.

Рис 3 Проверка защитного диода

Когда мультиметр готов, необходимо щупами соединить его с выводами супрессора (положительный-красный с анодом, отрицательный-чёрный с катодом). Когда это будет сделано, на дисплее тестирующего устройства высветится число обозначающее пороговое напряжение проверяемого диодного предохранителя. При смене полярности подключения должна высветиться бесконечная величина сопротивления. Если всё так и вышло, то элемент исправен.

В случае выявления утечки во время смены полюсов, можно говорить о дисфункциональности элемента и необходимости его замены. Аналогично можно проверить защитный диод автомобильного генератора.

Основные качества TVS-диодов

Но, в качестве итога, необходимо признать, что выполнение одного условия зачастую влечёт за собой нарушение другого.

Помимо этого, TVS-диод в принципе нельзя отнести к числу идеальных защитных ограничителей. Так, например, защитные диоды супрессоры в положении «выключено» можно характеризовать достаточно большими обратными токами. Далее, вызывает неодобрение резкость при смене режимов. Наибольшей же проблемой считается то, что в ограничивающем режиме уровень напряжения находится в прямой зависимости от силы тока.

Необходимо помнить, что все даваемые производителем характеристики диода являются таковыми только в конкретных температурных условиях. При более высоких температурах допустимая пиковая мощность и токи уменьшатся.

Впрочем, несмотря даже на такие недостатки, диодные предохранители всё-таки оказываются лучше приборов, устройств и элементов с аналогичным назначением.

Области применения защитных диодов

Существуют несколько направлений, в которых может применяться супрессор:

Как правильно подобрать защитный диод?

Применение следующих правил поможет избежать проблем с покупкой защитного диода. Чтобы не ошибиться в выборе, необходимо:

Кроме того, нужно учесть:

Источник

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:

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:

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

100

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.

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

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).

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

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

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

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

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

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:

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.

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:

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

Литература

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 (

Источник