Tento článok analyzuje aplikácie potlačenia prepätia pomocou TVS diód v priemyselnom riadiacom zariadení, vrátane príkladov z reálneho sveta a technických odporúčaní pre výber. Je určený pre odborníkov v oblasti medzinárodného nákupu a EMC dizajnu.
I. Čo je TVS dióda a aký problém rieši?
TVS dióda (dióda na potlačenie prechodného napätia) je ochranné zariadenie navrhnuté na ochranu pred prechodnými prepäťami. Keď systém zažije náhly výskyt vysokého napätia, ako napríklad blesk, prepínanie napájania, elektrostatický výboj (ESD) alebo náhla zmena zaťaženia, TVS dióda začne viesť prúd v priebehu nanosekúnd a obmedzí prebytočné napätie na bezpečnú úroveň. Tým chráni citlivé súčasti obvodov, ako sú mikrokontroléry (MCU), CAN regulátory a komunikačné čipy RS485, pred poškodením.
II. Typické aplikácie v systémoch priemyselnej automatizácie
|
Aplikačný systém |
Chránené objekty |
Miesto inštalácie |
|
Plc programmable controller |
Digitálny rozhranie I/O, komunikačné porty |
Rozhranie vstupu a výstupu, kanál RS485 |
|
Menič a pohon motora |
Riadiaci zdroj a spätná väzba motora |
DC vstup/výstup, analógový signál |
|
Robotické a automatizačné bunky |
Obvod snímača/kódovača |
Konektorové svorky, napájací prístroj |
|
Brána priemyselného internetu vecí (IIoT) |
Komunikačné rozhranie Ethernet/USB/UART |
Zóna ochrany siete/seriálového portu |
|
Systém bezpečnostného monitorovania |
Napájanie kamery a signálny prepoj |
DC zástrčka, port napájania PoE |
TVS diódy sú kompaktné, rýchle a dostupné v rôznych baleniach (napr. SMA, SMB, SMC a DO-15), čo ich robí vhodnými pre vysokohustotné usporiadanie na doskách plošných spojov.
III. Ako vybrať správnu TVS diódu?
Počas návrhu je dôležité zohľadniť nasledujúce technické parametre:
|
Názov parametra |
Význam a odporúčania |
|
V RWM |
Maximálne prevádzkové napätie, musí byť ≥ prevádzkovému napätiu systému |
|
V BR |
Napätie pri prerušení, minimálne napätie, ktoré spustí vodivosť |
|
V Svoriek |
Zvieracie napätie, skutočný horný limit ochrany proti prepätiam |
|
I PP |
Schopnosť odolania vrcholovému prepätému prúdu, čím vyššia schopnosť odolania prúdu, tým lepšia odolnosť voči nárazom. |
|
C J |
Kapacita priechodu, ktorá je obzvlášť dôležitá pre komunikačné rozhrania |
Napríklad pre priemyselné komunikačné rozhranie RS485 sa odporúča TVS s nízkou kapacitou s hodnotou V RWM 5 V a V Svoriek ≤ 12 V.
IV. Prípad aplikácie: Riešenie problému s prepätím relé u európskeho klienta
Na konci roku 2024 sme pomohli nemeckému výrobcovi priemyselných automatizačných zariadení vyriešiť časté poškodzovanie MCU v ich moduloch PLC riadenia. Analýza odhalila, že spätné vysoké napätie (>60 V) vznikajúce v okamihu odpojenia relé ovplyvnilo riadiaci čip cez obvod dosky plošných spojov.
Výberom bidirekčnej TVS diódy SMCJ40CA a umiestnením medzi ovládacie linky relé a MCU sa podarilo úspešne potlačiť prepätie a problém sa po 24 hodinách nepretržitého testovania neopakoval.
TVS diódy | Ochrana pred prepätím v priemysle | Zariadenia na ochranu automatizácie | Čipy na potlačenie ESD | Nákup zo skladu
EN
