Tento článek analyzuje aplikace potlačení přepětí pomocí TVS diod v průmyslových řídicích zařízeních, včetně praktických příkladů a technických doporučení pro výběr. Je určen pro odborníky na mezinárodní nákup a EMC návrh.
I. Co je to TVS dioda a jaký problém řeší?
TVS dioda (diode pro potlačení přechodného napětí) je ochranné zařízení navržené na ochranu proti přechodným přepětím. Když systém podléhá náhlému vysokému napěťovému špičce, jako je blesk, spínání napájení, ESD nebo náhlé změny zátěže, TVS dioda vede v řádu nanosekund a omezí nadpětí na bezpečnou úroveň. Tím chrání citlivé součástky obvodu, jako jsou MCU, CAN regulátory a komunikační čipy RS485, před poškozením.
II. Typické aplikace v systémech průmyslové automatizace
|
Aplikační systém |
Ochrana objektů |
Umístění instalace |
|
Plc programovatelný regulátor |
Digitální rozhraní I/O, komunikační porty |
Rozhraní vstupu a výstupu, kanál RS485 |
|
Měnič a pohon motoru |
Ovládací napájecí zdroj a zpětný signál motoru |
Vstup/výstup stejnosměrného proudu, analogový signál |
|
Robotika a automatizační buňky |
Obvod senzoru/kódoru |
Ostatní, s výstupním výkonem převyšujícím 1000 W |
|
Brána průmyslového internetu věcí (IIoT) |
Rozhraní pro komunikaci Ethernet/USB/UART |
Ochranná zóna sítě/sériového přístavu |
|
Systém sledování bezpečnosti |
Napájení a signální spojení fotoaparátu |
Vstupní střídavý proud, napájecí port PoE |
TVS diody jsou kompaktní, rychlé a jsou dostupné v různých balení (jako jsou SMA, SMB, SMC a DO-15), což je činí vhodnými pro rozložení PCB s vysokou hustotou.
III. Jak vybrat správnou TVS diodu?
Při návrhu je důležité vzít v úvahu následující technické parametry:
|
Název parametru |
Význam a návrhy |
|
V RWM |
Maximální provozní napětí, musí být ≥ provoznímu napětí systému |
|
V BR |
Průrazné napětí, minimální napětí, při kterém dochází k vedení proudu |
|
V Svorka |
Zachycovací napětí, skutečná horní mez ochrany proti přepětí |
|
Já PP |
Maximální proudová zatížitelnost při přepětí, čím vyšší je schopnost odvést přepěťový proud, tím lepší odolnost proti rázovému přetížení |
|
C J |
Junkční kapacita, která je obzvláště důležitá pro komunikační rozhraní |
Například pro průmyslové komunikační rozhraní RS485 se doporučuje TVS s nízkou kapacitou s hodnotou V RWM 5 V a V Svorka ≤ 12 V.
IV. Případová studie: Vyřešení problému s přepětím u relé u evropského klienta
Na konci roku 2024 jsme pomohli německému výrobci průmyslové automatizační techniky vyřešit časté poškozování MCU ve svých modulech řízení PLC. Analýza odhalila, že zpětné vysoké napětí (>60 V) generované v okamžiku odpojení relé ovlivnilo řídicí čip prostřednictvím obvodu na desce plošných spojů.
Výběrem bidirekční TVS diody SMCJ40CA a jejím umístěním mezi ovládací linku relé a řídicí linku MCU bylo přepětí úspěšně potlačeno a problém se po 24 hodinách nepřetržitého testování již neopakoval.
TVS diody | Ochrana průmyslových zařízení proti přepětí | Zařízení pro ochranu automatizace | Čipy pro potlačení ESD | Nákup ze skladu
EN
