Ši techninės straipsnis išsamiai analizuoja TVS diodų taikymo mechanizmus ir atrankos logiką aukšto dažnio signalų, energijos tiekimo sąsajų ir pramonės perkrovos aplinkose, apimdamas tipiškas pakuotes ir ateities plėtros tendencijas.
I. ESD ir įtampos šuoliai: nematomi digitalių sistemų grėsmės
Aukštos spartos skaitmeninėje elektronikoje ir maitinimo valdymo sistemose elektrostatinė iškrova (ESD) ir laikinos įtampos – sukeltos perkūnijos, indukcinio jungimo ar maitinimo linijų anomalijų – reiškia svarbias, tačiau dažnai nepastebimas grėsmes. Ypač sąsajose, tokiose kaip USB, HDMI, CAN ir Ethernet, milisekundžių trukmės įtampos šuoliai gali neatsisukti sugadinti I/O prievadų, sustabdyti pagrindinius valdiklius arba priversti netikėtai paleisti sistemą iš naujo.
Laikinų įtampos slopinimo (TVS) diodai, sukurti ESD ir įtampos šuolių mažinimui, siūlo subnanosekundinį reagavimo laiką (<1 ns), žemą įtampos fiksavimo lygį ir didelę laikinąsias energijos sugerties savybes, todėl jie yra nepakeičiami kuriant patikimas sąsajas.
II. TVS diodų veikimo principas ir elgsenos modelis
TVS diodai veikia pagal pramušimo ir įtampos ribojimo principą. Kai įtampos įvestis viršija pramušimo ribą (V BR ) diodas pereina į žemo impedanso laidumo būseną, nukreipdamas tranzientinę srovę į žemę tuo pačiu ribodamas įtampą iki saugaus lygio (V Spaustukas ).
TVS diodą galima modeliuoti kaip kondensatorių, sujungtą lygiagrečiai su Zenerio tipo komponentu, kuris užtikrina labai greitą reakciją ir atlaiko didelę impulsinę srovę (I PP dešimčių amperų).
III. Tipinės panaudojimo sritys ir grandinės projektavimo aspektai
Aukštosios spartos duomenų linijoms TVS diodai turi turėti labai mažą pereinamąją talpą (C J <1 pF), kad būtų išvengta signalo kokybės praradimo. Būtina pasirinkti mažos talpos TVS modelius ir juos montuoti kuo arčiau jungčių.
Nuolatinės srovės įvesties etapuose – pavyzdžiui, pramoniniuose PLC, automobilių ECU arba drone ESC – TVS diodai veikia kaip impulsų sugeriantys elementai, prijungti lygiagrečiai įvesties šinėms, kurie gali riboti impulsus, atitinkančius ISO 7637 arba IEC 61000 standartus.
Išjungiant induktyvius prietaisus, tokius kaip varikliai, relės ar ritės, TVS diodai sugeria susidariusį aukštą atvirkštinį įtampą, apsaugodami jungiamuosius tranzistorius (MOSFET/IGBT) nuo lavinųsprogimo.
IV. Pagrindiniai pasirinkimo parametrai ir pakuotės variantai
| Parametras | Rekomenduojama reikšmė/intervalas |
| V RWM (maksimali naudojimo įtampa) | Turėtų būti 10–20 % didesnė nei normali naudojimo įtampa |
| V BR (pramušimo įtampa) | Turėtų būti žemesnė nei apsaugos prietaiso atlaikymo įtampa |
| V Spaustukas (įtampos apribojimo įtampa) | Kuo žemesnė, tuo geriau, kad būtų išvengta pernelyg didelės įtampos smūgio |
| A PP (maksimali impulsinė srovė) | Pagal standartinį testą (pvz., 8/20μs) |
| C J (jungties talpa) | Greitaeigio signalo rekomendacija <1pF |
| Packaging tipo |
SOD-323, SOT-23, SMA, SMB ir kt. |
V. Ateities tendencijos ir integracijos planas
Masyvo pakuotė: Daugiakanalės USB/HDMI TVS masyvo grandinės kompaktiškai apsaugai;
Dvikryptės įrangos: tinkamos kintamosios srovės signalams ar dvikryptėms ryšių galimybėms;
Įterptosios integracijos: integruotos į mikroschemų korpusus, kad būtų sutaupyta vietos plokštėje;
Aukštos galios TVS moduliai: pramoniniai moduliai perkrovos srovei apsaugoti elektros skyduose ar geležinkelių sistemose.
TVS diodai | Elektrostatinės perkrovos apsauga | Greitaeigių sąsajų ESD apsauga
EN
