У цій статті аналізуються застосування TVS-діодів для пригнічення імпульсних перенапруг у обладнанні промислового керування, наведено приклади з практики та технічні рекомендації щодо вибору. Стаття призначена для фахівців із міжнародних закупівель та проектування систем електромагнітної сумісності (EMC).
I. Що таке діод TVS і яку проблему він вирішує?
Діод TVS (діод подавлення перехідної напруги) — це захисний елемент, призначений для захисту від короткочасних сплесків напруги. Коли система піддається раптовому зростанню напруги, наприклад, від удару блискавки, перемикання живлення, електростатичного розряду (ESD) або різкої зміни навантаження, діод TVS починає проводити струм протягом наносекунд, обмежуючи надмірну напругу до безпечного рівня. Це захищає чутливі компоненти схем, такі як мікроконтролери (MCU), контролери CAN та мікросхеми зв'язку RS485, від пошкодження.
II. Типові застосування в системах промислової автоматизації
|
Система застосування |
Об'єкти захисту |
Місце установки |
|
Програмований контролер ПЛК |
Цифровий інтерфейс I/O, порти зв'язку |
Інтерфейс введення-виведення, канал RS485 |
|
Перетворювач і привід двигуна |
Керуючий блок живлення та сигнал зворотного зв'язку двигуна |
Вхід/вихід постійного струму, аналоговий сигнал |
|
Робототехнічні системи та автоматизовані робочі місця |
Ланцюг датчика/енкодера |
Клемні колодки, силові шини |
|
Шлюз промислового Інтернету речей (IIoT) |
Інтерфейс зв'язку Ethernet/USB/UART |
Зона захисту мережевого/послідовного порту |
|
Система контролю безпеки |
Джерело живлення камери та сигнальне з'єднання |
Розетка постійного струму, порт живлення PoE |
Діоди TVS є компактними, швидкодіючими та доступні в різноманітних корпусах (наприклад, SMA, SMB, SMC та DO-15), що робить їх придатними для високощільних конструкцій друкованих плат.
III. Як вибрати правильний діод TVS?
Під час проектування важливо враховувати такі технічні параметри:
|
Назва параметра |
Значення та рекомендації |
|
В RWM |
Максимальна робоча напруга, має бути ≥ робочій напрузі системи |
|
В BR |
Напруга пробою — мінімальна напруга, що викликає провідність |
|
В Затискач |
Напруга прилягання — фактична верхня межа захисту від сплесків |
|
Я ПП |
Здатність витримувати піковий імпульсний струм: чим вища здатність, тим кращий опір до ударів |
|
C J |
Ємність p-n переходу, особливо важлива для інтерфейсів зв'язку |
Наприклад, для промислового інтерфейсу зв'язку RS485 рекомендується використовувати TVS-діод з низькою ємністю, V RWM 5 В і V Затискач ≤ 12 В.
IV. Приклад застосування: усунення проблеми зі стрибком напруги на реле у європейського клієнта
У кінці 2024 року ми допомогли німецькому виробнику обладнання для промислової автоматизації усунути постійне пошкодження MCU у модулях контролерів PLC. Аналіз показав, що зворотна висока напруга (>60 В), яка виникає в момент відключення реле, впливала на мікроконтролер через схему друкованої плати.
Шляхом вибору двонаправленого TVS-діода SMCJ40CA та його встановлення між лініями керування реле та MCU вдалося успішно придушити стрибок напруги, і проблема не повторилася під час 24 годин тестування без перерви.
TVS-діоди | Захист від промислових стрибків напруги | Пристрої захисту автоматики | Мікросхеми подавлення ESD | Купити з наявного складу
EN
