عنوان مقاله: کاربرد دیودهای TVS در سیستم‌های کنترل صنعتی برای حفاظت در برابر نوسانات ولتاژ

این مقاله به تحلیل کاربردهای سرکوب نوسانات توسط دیودهای TVS در تجهیزات کنترل صنعتی، از جمله مثال‌های واقعی و پیشنهادات فنی در انتخاب می‌پردازد. این مقاله برای متخصصان بین‌المللی خرید و طراحی EMC مناسب است.

I. دیود TVS چیست و چه مشکلی را حل می‌کند؟

دیود TVS (دیود سرکوب ولتاژ گذرا) یک قطعه محافظ است که برای مقابله با نوسانات ولتاژ گذرا طراحی شده است. هنگامی که یک سیستم با نوسان ناگهانی ولتاژ بالا، مانند رعد و برق، سوئیچ‌کردن برق، الکتریسیته ساکن (ESD) یا تغییر ناگهانی بار مواجه می‌شود، دیود TVS در عرض چند نانوثانیه راه‌اندازی شده و ولتاژ اضافی را به سطح ایمنی محدود می‌کند. این امر از قطعات حساس مدار مانند MCUها، کنترلرهای CAN و تراشه‌های ارتباطی RS485 در برابر آسیب محافظت می‌کند.

TVS (2).jpg

II. کاربردهای معمول در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی

سیستم کاربردی	اجزای تحت حفاظت	مکان نصب
کنترل کننده قابل برنامه ریزی PLC	رابط دیجیتال I/O، پورت‌های ارتباطی	رابط ورودی و خروجی، کانال RS485
اینورتر و درایو موتور	منبع تغذیه کنترل و سیگنال فیدبک موتور	ورودی/خروجی DC، سیگنال آنالوگ
سلول‌های رباتیک و اتوماسیون	مدار سنسور/انکودر	بلوک‌های ترمینال، باس‌بارهای برق
درگاه اینترنت صنعتی اشیا (IIoT)	رابط ارتباطی اترنت/USB/UART	منطقه حفاظت شبکه/پورت سریال
سیستم نظارت امنیتی	منبع تغذیه دوربین و ارتباط سیگنال	پلاگ DC، پورت تغذیه PoE

دیودهای TVS دارای ابعاد کوچک، سرعت بالا و در بسته‌بندی‌های متنوعی (مانند SMA، SMB، SMC و DO-15) موجود هستند و بنابراین برای چیدمان‌های متراکم روی برد مدار چاپی مناسب می‌باشند.

TVS (1).jpg

III. نحوه انتخاب دیود TVS مناسب؟
در طول طراحی، لازم است پارامترهای فنی زیر در نظر گرفته شوند:

نام پارامتر	معنا و پیشنهادات
ولت RWM	ولتاژ کاری حداکثری، باید بزرگتر یا مساوی ولتاژ کاری سیستم باشد
ولت برم	ولتاژ شکست، حداقل ولتاژی که باعث آغاز هدایت می‌شود
ولت قلاب	ولتاژ قلاب‌زنی (Clamping voltage)، حداکثر حد واقعی حفاظت در برابر اضافه‌بار
من Pp	توانایی جریان اضافه حداکثری، هرچه توانایی تحمل جریان اضافه بیشتر باشد، مقاومت در برابر ضربه بهتر است.
C جی	ظرفیت پیوندی، که به‌ویژه برای رابط‌های ارتباطی مهم است

به عنوان مثال، برای یک رابط ارتباط صنعتی RS485، TVS با ظرفیت پایین با ولتاژ V RWM معادل 5V و ولتاژ V قلاب کمتر یا مساوی 12V توصیه می‌شود.

چهارم. مورد کاربردی: حل مشکل نوسان رله در مشتری اروپایی

در پایان سال 2024، ما به یک تولیدکننده آلمانی تجهیزات اتوماسیون صنعتی کمک کردیم تا مشکل آسیب مکرر واحد کنترل مرکزی (MCU) در ماژول‌های کنترل PLC خود را برطرف کند. تحلیل نشان داد که ولتاژ معکوس بالا (>60V) که در لحظه قطع رله ایجاد می‌شود، از طریق مدار برد مدار چاپی (PCB) به تراشه کنترل اصلی وارد شده است.

با انتخاب یک دیود دوطرفه SMCJ40CA TVS و نصب آن بین خطوط راه‌اندازی رله و خطوط کنترل MCU، نوسان با موفقیت سرکوب شد و پس از 24 ساعت تست مداوم هیچ مشکلی مشاهده نشد.

دیودهای TVS | حفاظت صنعتی در برابر نوسان | دستگاه‌های حفاظت از اتوماسیون | تراشه‌های سرکوب ESD | خرید موجود

قبلی

بهینه‌سازی EMC برای موتورهای برفپاک‌کن در هوآچوان خودرو چندو

تمام برنامه‌ها بعدی

پایداری مهندسی: نقش خازن‌های فیلمی در سیستم‌های انرژی جدید