Artykuł analizuje zastosowanie diod TVS w urządzeniach sterowania przemysłowego do tłumienia przepięć, w tym przykłady z praktyki oraz rekomendacje techniczne dotyczące doboru elementów. Przeznaczony dla specjalistów zajmujących się zakupami międzynarodowymi i projektowaniem EMC.
I. Czym jest dioda TVS i jaki problem rozwiązuje?
Dioda TVS (Transient Voltage Suppression Diode) to element zabezpieczający chroniący przed chwilowymi skokami napięcia. Gdy system doświadcza nagłego wzrostu napięcia, np. wywołanego uderzeniem pioruna, przełączaniem mocy, wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD) lub nagłymi zmianami obciążenia, dioda TVS przewodzi w ciągu nanosekund, ograniczając nadmiarowe napięcie do bezpiecznego poziomu. Chroni wrażliwe komponenty obwodów, takie jak mikrokontrolery (MCU), kontrolery CAN oraz układy komunikacyjne RS485, przed uszkodzeniem.
II. Typowe zastosowania w systemach automatyki przemysłowej
|
System zastosowania |
Obiekty ochrony |
Miejsce instalacji |
|
PLC programowalny kontroler |
Interfejs cyfrowy I/O, porty komunikacyjne |
Interfejs wejścia/wyjścia, kanał RS485 |
|
Falownik i napęd silnika |
Zasilanie sterowania i sygnał sprzężenia zwrotnego silnika |
Wejście/wyjście DC, sygnał analogowy |
|
Komórki robotyki i automatyzacji |
Obwód czujnika/ enkodera |
Zaciski śrubowe, szyny rozdzielcze |
|
Brama przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT) |
Interfejs komunikacyjny Ethernet/USB/UART |
Strefa ochrony portu sieciowego/szeregowego |
|
System monitoringu bezpieczeństwa |
Zasilanie kamery i łącze sygnałowe |
Wtyczka prądu stałego, port zasilania PoE |
Diody TVS są kompaktowe, szybkie i dostępne w różnych opakowaniach (takich jak SMA, SMB, SMC i DO-15), co sprawia, że nadają się do układów PCB o wysokiej gęstości.
III. Wprowadzenie do obrotu Jak wybrać odpowiednią diodę TVS?
Podczas projektowania ważne jest, aby wziąć pod uwagę następujące parametry techniczne:
|
Nazwa parametru |
Znaczenie i sugestie |
|
V RWM |
Maksymalne napięcie robocze musi być ≥ napięcie robocze systemu |
|
V BR |
Napięcie awaryjne, minimalne napięcie, które uruchamia przewodzenie |
|
V Zacisk |
Włókno zacisku, górna granica rzeczywistej ochrony przed przewyższeniem |
|
I PP |
W przypadku gdy nie ma żadnych dodatkowych czynników, należy określić, czy jest to możliwe. |
|
C J |
Pojemność połączenia, która jest szczególnie ważna dla interfejsów komunikacyjnych |
Na przykład w przypadku przemysłowego interfejsu komunikacyjnego RS485, TVS o niskiej pojemności z V RWM z 5V i V Zacisk zaleca się napięcie ≤ 12 V.
IV. Przykłady zastosowań: rozwiązanie problemu przesyłu przekaźnika klienta europejskiego
Pod koniec 2024 r. pomogliśmy niemieckiemu producentowi sprzętu automatyki przemysłowej w rozwiązaniu częstego problemu z uszkodzeniem modułów sterowania PLC. Analiza wykazała, że odwrotne wysokie napięcie (> 60 V) wytwarzane przez moment odłączania przekaźnika wpłynęło na główną układ kontrolny przez obwód PCB.
Poprzez wybór dwukierunkowego diody TVS SMCJ40CA i umieszczenie jej pomiędzy napędem przekaźnika a liniami sterowania MCU, skutecznie stłumiono przepięcie, a problem nie powrócił po 24 godzinach ciągłego testowania.
Diody TVS | Ochrona przemysłowa przed przepięciami | Urządzenia ochronne do automatyki | Układy tłumienia ESD | Zakup z magazynu
EN
