Jelajahi perbedaan antara tiga perangkat perlindungan lonjakan utama—dioda TVS, varistor, dan tabung pelepas gas—dalam hal waktu respons, kapasitas arus lonjakan, dan tegangan clamping untuk membantu Anda memilih solusi perlindungan petir yang optimal bagi aplikasi Anda.
1. Mengapa Perlindungan Lonjakan Petir Sangat Penting?
Selama badai petir, kilat yang kuat menghasilkan pulsa elektromagnetik (EMP) berskala besar. Lonjakan tegangan/arus tinggi sementara ini dapat terkopel ke dalam sirkuit melalui jalur listrik, jalur sinyal, atau sistem grounding, yang mengakibatkan:
Kerusakan dan kegagalan sirkuit terpadu (IC)
Gangguan pada sistem komunikasi
Anomali keluaran sensor
Pemanasan berlebih dan kerusakan pada perangkat daya
Kehilangan data pada unit memori/penyimpanan
Dalam aplikasi yang memiliki tingkat keandalan tinggi seperti kontrol industri, sistem tenaga, peralatan jaringan, dan kamera pengawas, pemasangan perangkat perlindungan lonjakan yang efektif telah menjadi persyaratan wajib dalam desain keamanan.
2. Gambaran Umum Tiga Jenis Perangkat Perlindungan Lonjakan Arus Utama
Tipe Perangkat |
Singkatan dalam Bahasa Inggris |
Jenis kerja |
Apakah dapat diintegrasikan |
Dioda TVS |
TVS |
Jenis batas tekanan |
✅ Dapat Diintegrasikan |
Varistor |
Pindah |
Jenis batas tekanan |
❌ Terpisah |
Tabung Pelepasan Gas |
GDT |
Jenis Saklar |
❌ Terpisah |
Ketiga jenis komponen ini—dioda TVS, varistor, dan tabung pelepas gas—merupakan perangkat perlindungan tipe penjepit atau tipe pensaklar. Fungsinya adalah dengan segera mengalihkan tegangan lonjakan sementara ke tanah atau melewatkannya, sehingga menurunkan tegangan sisa dan melindungi rangkaian utama.
3. Perbandingan Mendalam Parameter Kinerja Inti
3.1 Waktu Respons
Dioda TVS: < 1ns (pada level pikodetik), ideal untuk penekanan transien ultra cepat seperti pulsa ESD dan EFT.
Varistor: Waktu respons tipikal puluhan hingga ratusan nanodetik, cocok untuk gangguan kecepatan menengah.
GDT: Respons terlambat (25–100ns atau lebih), cocok untuk menyerap lonjakan energi tinggi.
Kesimpulan: Untuk respons tercepat, TVS merupakan pilihan terbaik.
3.2 Kemampuan Arus Lonjakan
Dioda TVS: Puluhan hingga ratusan ampere (bentuk gelombang 8/20μs), untuk aplikasi daya rendah.
Varistor: 1kA–40kA tergantung spesifikasi, cocok untuk sistem daya menengah.
GDT: 10kA–100kA, dan sangat tahan terhadap lonjakan berulang (>500 kali).
Kesimpulan: Untuk aplikasi arus tinggi, GDT ideal.
3.3 Tegangan Penjepit
Dioda TVS: Tegangan penjepit yang tepat, sedikit di atas tegangan breakdown.
Varistor: Variasi besar pada tegangan clamp, kurang presisi dibanding TVS.
GDT: Menghantarkan setelah terjadi breakdown dengan resistansi rendah, tetapi pemulihan lambat dan tegangan clamp tidak stabil.
Kesimpulan: Untuk sirkuit yang membutuhkan kontrol tegangan presisi, TVS menjadi pilihan utama.
3.4 Umur Pemakaian & Daya Tahan
Dioda TVS: Cocok untuk kejadian surge yang terbatas; disarankan menggunakan model kelas industri.
Varistor: Rentan terhadap penuaan; karakteristik listrik menurun seiring pemakaian.
GDT: Memiliki ketahanan surge terbaik dan umur panjang, ideal untuk kondisi dengan sering terjadi surge.
Kesimpulan: Gunakan GDT di lingkungan berisiko tinggi atau di luar ruangan.
3.5 Integrasi & Fleksibilitas Desain
Dioda TVS: Dapat diintegrasikan dengan filter EMI/RFI; cocok untuk desain kompak.
Varistor & GDT: Komponen diskrit yang berukuran besar; tidak ideal untuk tata letak PCB berkepadatan tinggi.
Kesimpulan: TVS ideal untuk perangkat pintar dan elektronik kompak.
4. Rekomendasi Skenario Aplikasi
Bidang Aplikasi |
Konfigurasi Direkomendasikan |
Menjelaskan |
USB/HDMI/Antarmuka Kecepatan Tinggi |
Rangkaian TVS |
Meredam ESD dan transien cepat, melindungi port I/O |
Adaptor Daya/Driver LED |
MOV + TVS |
MOV menyerap energi utama, TVS mengklampirkan tegangan sisa |
Port jaringan RJ45 |
GDT + TVS + Common-mode Choke |
Proteksi bertingkat, sesuai dengan IEC61000-4-5 |
Peralatan Pengawasan/Industri |
GDT + MOV + TVS |
Proteksi jalur penuh, meningkatkan ketahanan terhadap lonjakan tegangan |
Stasiun Telekomunikasi/Titik Tegangan Tinggi |
GDT berdaya tinggi + Multi-stage TVS |
Menangani lonjakan petir, meningkatkan proteksi sistem |
5. Strategi Proteksi Tiga-Tahap: Desain Lonjakan Tegangan yang Andal
Arsitektur proteksi tipikal terdiri dari tiga tingkat:
Proteksi Primer: Gunakan GDT atau lightning arresters untuk menyerap energi lonjakan utama
Proteksi Sekunder: Gunakan MOV untuk menyerap sisa energi
Proteksi Tersier: Gunakan TVS untuk mengontrol tegangan residu akhir dan melindungi IC
Arsitektur ini menyeimbangkan kecepatan respons, kemampuan arus, dan kontrol tegangan—menjadikannya solusi pilihan untuk perlindungan lonjakan modern.
6. Kesimpulan
Tidak ada satu perangkat pun yang dapat memenuhi seluruh persyaratan proteksi lonjakan:
Untuk respons cepat: pilih TVS
Untuk kemampuan penanganan arus tinggi: pilih GDT
Untuk keseimbangan antara biaya dan performa: pilih MOV
Desain optimal seharusnya menggabungkan ketiga perangkat ini sesuai dengan tegangan sistem, jenis antarmuka, dan kondisi lingkungan demi mencapai keandalan maksimal.