Este artículo técnico analiza en profundidad los mecanismos de aplicación y la lógica de selección de los diodos TVS en entornos de señal de alta velocidad, interfaz de alimentación e industria de sobretensiones, cubriendo paquetes típicos y tendencias futuras de desarrollo.
I. ESD y Sobretensiones: Amenazas Invisibles en Sistemas Digitales
En electrónica digital de alta velocidad y sistemas de gestión de energía, la Descarga Electrostática (ESD) y los voltajes transitorios causados por rayos, conmutación inductiva o anomalías en líneas de alimentación representan amenazas significativas, aunque a menudo pasan desapercibidas. Especialmente en interfaces como USB, HDMI, CAN y Ethernet, picos de voltaje a escala de milisegundos pueden dañar irreversiblemente los puertos I/O, provocar fallos en el controlador principal o forzar reinicios inesperados del sistema.
Los diodos de supresión de tensión transitoria (TVS), diseñados para mitigar ESD y sobretensiones, ofrecen tiempos de respuesta inferiores al nanosegundo (<1 ns), bajos voltajes de limitación y alta absorción de energía transitoria, lo que los convierte en elementos indispensables en el diseño de interfaces robustos.
II. Principio de funcionamiento y modelo comportamental de los diodos TVS
Los diodos TVS funcionan según un principio de ruptura y limitación. Cuando el voltaje de entrada supera el umbral de ruptura (V BR ) el diodo entra en un modo de conducción de baja impedancia, desviando la corriente transitoria hacia tierra mientras limita el voltaje a un nivel seguro (V Abrazadera ).
El diodo TVS puede modelarse como un capacitor en paralelo con un componente tipo Zener, ofreciendo una respuesta ultra rápida y tolerando altas corrientes de pico (I PP en decenas de amperios).
III. Aplicaciones típicas y consideraciones en el diseño de circuitos
Para líneas de datos de alta velocidad, los diodos TVS deben tener una capacitancia de unión extremadamente baja (C J <1pF) para evitar la degradación de la señal. Es fundamental elegir modelos TVS de baja capacitancia y colocarlos cerca de los conectores.
En etapas de entrada de corriente continua (por ejemplo, en PLC industriales, unidades de control electrónico automotriz o controladores electrónicos de velocidad para drones), los diodos TVS actúan como absorbedores de sobretensión en paralelo con la línea de entrada, capaces de limitar pulsos que cumplan con las normas ISO 7637 o IEC 61000.
Al desconectar cargas inductivas como motores, relés o bobinas, los diodos TVS absorben el alto voltaje inverso generado, protegiendo los transistores de conmutación (MOSFET/IGBT) contra la ruptura por avalancha.
IV. Parámetros Clave de Selección y Opciones de Paquete
| Parámetro | Valor/rango recomendado |
| V RWM (voltaje máximo de operación) | Debe ser 10–20% más alto que el voltaje normal de operación |
| V BR (voltaje de ruptura) | Debe ser más bajo que el voltaje de soporte del dispositivo de protección objetivo |
| V Abrazadera (voltaje de clamping) | Mientras más bajo, mejor, para evitar sobretensión |
| Yo PP (corriente máxima de pulso) | Según prueba estándar (por ejemplo, 8/20μs) |
| C J (capacitancia de unión) | Recomendación para señales de alta velocidad <1pF |
| Tipo de Embalaje |
SOD-323, SOT-23, SMA, SMB, etc. |
V. Tendencias futuras y hoja de ruta de integración
Empaquetado en matriz: Arreglos TVS multicanal para USB/HDMI para protección compacta;
Dispositivos bidireccionales: Adecuados para señales AC o puertos de comunicación bidireccionales;
Integración embebida: Incorporados dentro de paquetes IC para ahorrar espacio en PCB;
Módulos TVS de alta potencia: Módulos industriales para protección contra sobretensiones en gabinetes de alimentación o sistemas ferroviarios.
Diodos TVS | Protección contra sobretensiones electrostáticas | Protección ESD para interfaces de alta velocidad
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