Introducción a los diodos TVS
El diodo TVS (supresor de voltaje transitorio), también conocido como diodo de supresión transitoria, es un nuevo tipo de dispositivo de protección de circuito de alta eficiencia de uso común. Tiene un tiempo de respuesta extremadamente rápido (nivel inferior a nanosegundos) y un tiempo considerable. Alta capacidad de absorción de sobretensiones. Cuando ambos extremos experimentan un impacto momentáneo de alta energía, TVS puede cambiar el valor de impedancia entre los dos extremos de alta impedancia a baja impedancia a una velocidad extremadamente alta para absorber una gran corriente momentánea y fijar el voltaje en ambos extremos. valor para proteger los componentes posteriores del circuito contra picos transitorios de alto voltaje.
1. Principio de funcionamiento del dispositivo TVS
Diodo de supresión de voltaje transitorio (transitorio), denominado dispositivo TVS (RCLAMP0522P), en condiciones de aplicación inversa especificadas, cuando soporta una temperatura alta Cuando hay es un pulso de energía de sobretensión instantáneo, su impedancia de trabajo puede caer inmediatamente a un valor de conducción muy bajo, permitiendo el paso de grandes corrientes y fijando el voltaje a un nivel predeterminado, protegiendo así eficazmente contra daños los componentes de precisión en los circuitos electrónicos.
Los TVS pueden soportar una potencia de pulso instantáneo de hasta varios kilovatios y su tiempo de respuesta de sujeción es de solo 1 ps (10 ^ -12 S).
La sobrecorriente directa permitida de TVS puede alcanzar 50 ~ 200 A en condiciones de T = 25 ℃ y T = 10 ms.
Los TVS bidireccionales pueden absorber potencia de pulso grande instantánea tanto en dirección directa como inversa y fijar el voltaje a un nivel predeterminado. Los TVS bidireccionales son adecuados para circuitos de CA, y los TVS unidireccionales se usan generalmente para circuitos de CC.
Características eléctricas
1. Características V-I de los TVS unidireccionales Las características directas de los TVS unidireccionales son las mismas que las de los diodos Zener ordinarios. El punto de inflexión de ruptura inversa es aproximadamente "ángulo recto". "Para averías duras es un típico dispositivo de avalancha de unión PN. El segmento de la curva correspondiente al punto de ruptura del valor Vc muestra que cuando hay un pulso de sobretensión instantáneo, la corriente del dispositivo aumenta bruscamente y el voltaje inverso aumenta al valor de voltaje de sujeción y permanece en este nivel.
2. Características V-I de TVS bidireccionales La curva característica V-I de TVS bidireccionales es como una combinación "espalda con espalda" de dos TVS unidireccionales. Tanto su dirección directa como inversa tienen las mismas características de ruptura de avalancha. y características de sujeción, la relación simétrica entre el voltaje de ruptura de los lados frontal y posterior es: 0.9≤V(BR)(adelante) /V(BR)(reverso) ≤1.1 una vez que el voltaje de interferencia agregado a ambos extremos excede el. Tensión de sujeción Vc, se suprimirá inmediatamente. Sí, el TVS bidireccional es muy conveniente para aplicar en bucles de CA.
Parámetros eléctricos principales
1. Tensión de ruptura V(BR) El dispositivo está en el área donde ocurre la falla, y bajo la corriente de prueba especificada I(BR), los dos voltajes de El voltaje a través del diodo se llama voltaje de ruptura. En esta región, el diodo se convierte en una ruta de baja impedancia.
2. Corriente pico de pulso inverso máxima IPP
Cuando se trabaja en dirección inversa, bajo las condiciones de pulso especificadas, la corriente pico de pulso máxima permitida pasar a través del dispositivo. El producto de IPP y el voltaje de sujeción máximo Vc(MAX) es el valor máximo de la potencia del pulso transitorio. TVS debe seleccionarse correctamente al usarlo, de modo que la potencia nominal de pulso transitorio PPR sea mayor que la potencia máxima de sobretensión transitoria que puede ocurrir en el dispositivo o línea protegida. Cuando se produce la corriente máxima del pulso instantáneo, el TVS se descompone y aumenta desde el valor del voltaje de ruptura hasta el valor máximo del voltaje de sujeción. A medida que la corriente del pulso disminuye exponencialmente, el voltaje de sujeción también disminuye y vuelve a su estado original. Por lo tanto, los TVS pueden suprimir el impacto de una posible potencia de pulso, protegiendo así eficazmente los circuitos electrónicos.
Forma de onda de corriente pico
A. Media onda sinusoidal
B. Onda rectangular
C. Onda estándar (forma de onda exponencial) p>
D. Onda triangular
La forma de onda de prueba de la corriente máxima de TVS adopta una onda estándar (forma de onda exponencial), que está determinada por TR/TP.
Tiempo de subida de corriente máxima TR: el tiempo que tarda la corriente en alcanzar el 90%IPP desde el 10%IPP.
Tiempo de corriente de medio pico TP: el tiempo para que la corriente caiga al valor de 0,5 IPP después de pasar por el valor de pico máximo desde cero.
Los valores TR/TP de las formas de onda de prueba típicas se enumeran a continuación:
A. Onda EMP: 10 ns/1000 ns
B. Onda de rayo: 8 μs/ 20μs
C. Onda estándar: 10μs /1000μs
3. Voltaje máximo de trabajo inverso VRWM (o voltaje de desplazamiento) Cuando el dispositivo funciona en reverso, bajo el IR especificado, el voltaje en ambos extremos del dispositivo El valor de voltaje se denomina voltaje de funcionamiento inverso máximo VRWM. Generalmente VRWM = (0,8~0,9)V (BR).
A este voltaje, el consumo de energía del dispositivo es muy pequeño. Cuando se utiliza, VRWM no debe ser inferior al voltaje de funcionamiento normal del dispositivo o línea protegido.
4. Tensión de sujeción máxima Vc(max) El valor de tensión máxima en todo el dispositivo bajo la acción de la corriente máxima de pulso Ipp se denomina tensión de sujeción máxima.
Cuando se utiliza, Vc(max) no debe ser superior al voltaje seguro máximo permitido del dispositivo protegido.
La relación entre la tensión de sujeción máxima y la tensión de ruptura se denomina coeficiente de sujeción.
Es decir: coeficiente de sujeción =Vc(max)/V(BR). Generalmente, el coeficiente de sujeción es aproximadamente 1,3. Para conocer el método de prueba de la tensión de sujeción máxima VC(max), consulte 4.4.
5. PPR de potencia máxima del pulso inverso La PPR de TVS depende de la corriente máxima del pulso IPP y del voltaje de sujeción máximo Vc(max). Además, también está relacionado con la forma de onda del pulso, el tiempo del pulso y el tiempo del pulso. temperatura ambiente.
Cuando el tiempo de pulso Tp es constante, PPR =K1...·K2 ·Vc(max) ·Ipp donde K1 es el coeficiente de potencia y K2 es el coeficiente de temperatura de la potencia.
La duración típica del pulso tp es 1 MS. Cuando el tiempo del pulso tp aplicado al diodo de supresión de voltaje transitorio es más corto que el tiempo del pulso estándar, la potencia máxima del pulso aumentará con el acortamiento de tp. La potencia máxima del pulso inverso PPR de TVS está relacionada con la forma de onda del pulso sometida a sobretensión y está representada por el coeficiente de potencia K1. Los valores K1 de varias formas de onda de sobretensión se muestran en la Tabla 1.
E=∫i(t).V(t)dt
Donde:
i(t) es la forma de onda de la corriente de pulso,
V(t) es la forma de onda del voltaje de sujeción.
Este valor de energía nominal no se puede aplicar repetidamente a los TVS en un período de tiempo muy corto. Sin embargo, en aplicaciones reales, las sobretensiones suelen ocurrir repetidamente. En este caso, incluso si la energía del pulso individual es mucho menor que la energía del pulso que el dispositivo TVS puede soportar, si se aplica repetidamente, la energía de estos pulsos individuales se acumulará. en algunos casos, excederá la energía del pulso que el dispositivo TVS puede soportar. Por lo tanto, el diseño del circuito debe considerar y seleccionar cuidadosamente los dispositivos TVS en este punto para que la acumulación de energía de pulso aplicada repetidamente dentro de un intervalo específico no exceda la clasificación de energía de pulso del dispositivo TVS.
6. Capacitancia La capacitancia CPP TVS está determinada por el área del chip de silicio y el voltaje de polarización. Cuando la capacitancia tiene polarización cero, el valor de capacitancia muestra una tendencia a la baja a medida que aumenta el voltaje de polarización. El tamaño del condensador afectará el tiempo de respuesta del dispositivo TVS.
7. Corriente de fuga IR Cuando se aplica el voltaje de funcionamiento inverso máximo al TVS, el tubo TVS tiene una corriente de fuga IR. Cuando el TVS se utiliza en un circuito de alta impedancia, esta corriente de fuga es una. parámetro importante.
8. Clasificación del dispositivo TVS:
Según la polaridad se puede dividir en dos tipos: unipolar y bipolar
Según el uso puede ser; dividido en: tipo universal y tipo especial;
Según el empaque y la estructura interna, se puede dividir en: diodo de cable axial, matriz de TVS dual en línea, tipo de parche y módulo de alta potencia, etc.
La potencia máxima de los productos de plomo axial puede alcanzar 400W, 500W, 600W, 1500W y 5000W.