Ця технічна стаття детально аналізує механізми застосування та логіку вибору TVS-діодів у середовищах високошвидкісних сигналів, силових інтерфейсів та промислових перенапруг, охоплюючи типові корпуси та майбутні тенденції розвитку.
I. Електростатичний розряд (ESD) та перенапруга: непомітна небезпека в цифрових системах
У високошвидкісній цифровій електроніці та системах управління живленням електростатичний розряд (ESD) і перехідні перенапруги, що виникають через блискавку, індуктивне перемикання або аномалії в мережі живлення, є значними, але часто непоміченими загрозами. Особливо в інтерфейсах, таких як USB, HDMI, CAN та Ethernet, імпульси напруги тривалістю в мілісекунди можуть необоротно пошкодити порти введення-виведення, викликати збій роботи головного контролера або несподівані перезавантаження системи.
Діоди подавлення перенапруги (TVS), призначені для захисту від електростатичних розрядів і перенапруг, забезпечують час реакції менше наносекунди (<1 нс), низьку напругу затискування та високу здатність поглинання енергії перенапруги, що робить їх незамінними при проектуванні стійких інтерфейсів.
II. Принцип роботи та модель поведінки діодів TVS
Діоди TVS працюють за принципом пробою та обмеження. Коли вхідна напруга перевищує поріг пробою (V BR ), діод переходить у режим низької провідності, перенаправляючи перехідний струм на землю, одночасно обмежуючи напругу до безпечного рівня (V Затискач ).
Діод TVS можна моделювати як конденсатор, паралельно з'єднаний із компонентом типу стабілитрон, що забезпечує надшвидку відповідь і витримує високі імпульсні струми (I ПП у десятки ампер).
III. Типові застосування та особливості проектування схем
Для високошвидкісних ліній даних діоди TVS мають мати надзвичайно низьку ємність переходу (C J <1пФ), щоб уникнути погіршення сигналу. Важливо обирати моделі з низькою ємністю та розміщувати їх якомога ближче до з'єднувачів.
На етапах вхідного постійного струму — наприклад, у промислових ПЛК, автомобільних ЕБУ або регуляторах швидкості дронів — діоди TVS виступають як поглиначі перенапруг, увімкнені паралельно до вхідної шини, здатні обмежувати імпульси, що відповідають стандартам ISO 7637 або IEC 61000.
При вимиканні індуктивних навантажень, таких як двигуни, реле або котушки, діоди TVS поглинають високу зворотну напругу, що генерується, захищаючи транзистори комутації (MOSFET/IGBT) від лавинного пробою.
IV. Основні параметри вибору та варіанти корпусування
| Параметр | Рекомендоване значення/діапазон |
| В RWM (максимальна робоча напруга) | Має бути на 10–20% вищою за звичайну робочу напругу |
| В BR (напруга пробою) | Має бути нижчою за витримувану напругу цільового пристрою захисту |
| В Затискач (напруга обмеження) | Чим нижче, тим краще, щоб уникнути перевищення напруги |
| Я ПП (максимальний імпульсний струм) | Згідно зі стандартним тестом (наприклад, 8/20 мкс) |
| C J (ємність переходу) | Рекомендація для високошвидкісних сигналів <1 пФ |
| Тип упаковки |
SOD-323, SOT-23, SMA, SMB тощо |
V. Майбутні тенденції та шлях інтеграції
Компонування масиву: багатоканальні TVS-масиви для USB/HDMI у разі компактного захисту;
Двонаправлені пристрої: придатні для змінних сигналів або двонаправлених комунікаційних портів;
Вбудована інтеграція: вбудовані всередині корпусів ІС для економії місця на друкованій платі;
Модулі TVS високої потужності: промислові модулі для захисту від перенапруги у силових шафах або залізничних системах.
Діоди TVS | Захист від електростатичних розрядів та перенапруг | Захист інтерфейсів з високою швидкістю від ЕСР
EN
