В данной статье анализируются применения TVS-диодов для подавления импульсных перенапряжений в промышленном управляющем оборудовании, включая практические примеры и рекомендации по техническому выбору компонентов. Статья предназначена для специалистов в области международных закупок и проектирования EMC.
I. Что такое диод TVS и какую проблему он решает?
Диод TVS (диод подавления переходных напряжений) — это защитное устройство, предназначенное для защиты от кратковременных всплесков напряжения. Когда система подвергается внезапному высокому импульсу напряжения, например, от удара молнии, коммутации питания, электростатического разряда (ЭСР) или резкого изменения нагрузки, диод TVS срабатывает за наносекунды, ограничивая избыточное напряжение до безопасного уровня. Это защищает чувствительные компоненты схем, такие как микроконтроллеры, контроллеры CAN и микросхемы связи RS485, от повреждений.
II. Типичные применения в системах промышленной автоматизации
|
Система применения |
Объекты защиты |
Место установки |
|
Plc programmable controller |
Цифровой интерфейс I/O, порты связи |
Интерфейс ввода-вывода, канал RS485 |
|
Преобразователь частоты и привод двигателя |
Управление источником питания и сигналом обратной связи двигателя |
Вход/выход постоянного тока, аналоговый сигнал |
|
Робототехнические и автоматизированные ячейки |
Цепь датчика/энкодера |
Клеммные блоки, силовые шины |
|
Шлюз промышленного интернета вещей (IIoT) |
Интерфейс связи Ethernet/USB/UART |
Зона защиты сетевого/последовательного порта |
|
Система контроля безопасности |
Источник питания камеры и сигнальное соединение |
Разъем постоянного тока, порт питания PoE |
Диоды TVS компактные, быстродействующие и доступны в различных корпусах (например, SMA, SMB, SMC и DO-15), что делает их подходящими для плотных монтажных плат.
III. Как выбрать правильный диод TVS?
При проектировании важно учитывать следующие технические параметры:
|
Название параметра |
Значение и рекомендации |
|
В RWM |
Максимальное рабочее напряжение, должно быть ≥ рабочему напряжению системы |
|
В БР |
Напряжение пробоя — минимальное напряжение, при котором начинается проводимость |
|
В Зажим |
Напряжение ограничения — фактический верхний предел защиты от перенапряжений |
|
Я PP |
Способность выдерживать пиковый импульсный ток: чем выше способность, тем лучше устойчивость к воздействиям |
|
C J |
Ёмкость p-n перехода, особенно важная для интерфейсов связи |
Например, для промышленного интерфейса связи RS485 рекомендуется использовать TVS-диод с низкой ёмкостью, V RWM равным 5 В, и V Зажим не более 12 В.
IV. Пример применения: решение проблемы с перенапряжением реле у европейского клиента
В конце 2024 года мы помогли немецкому производителю промышленного автоматизированного оборудования устранить частое повреждение микроконтроллера (MCU) в модулях управления ПЛК. Анализ показал, что обратное высокое напряжение (>60 В), возникающее в момент отключения реле, воздействовало на основную управляющую микросхему через печатную плату.
Выбор двунаправленного TVS-диода SMCJ40CA и его установка между линией управления реле и микроконтроллером позволили успешно подавить импульс перенапряжения; проблема не возникала в течение 24 часов непрерывных испытаний.
TVS-диоды | Защита от промышленных перенапряжений | Устройства защиты автоматики | Микросхемы подавления ESD | Покупка со склада
EN
