Bài viết này phân tích các ứng dụng triệt xung surge của diode TVS trong thiết bị điều khiển công nghiệp, bao gồm các ví dụ thực tế và các khuyến nghị kỹ thuật về lựa chọn linh kiện. Bài viết phù hợp với các chuyên gia mua sắm quốc tế và thiết kế EMC.
I. Điốt TVS là gì và Nó Giải quyết Vấn đề Gì?
Một điốt TVS (Transient Voltage Suppression Diode) là thiết bị bảo vệ được thiết kế để chống lại các xung điện áp đột biến. Khi hệ thống chịu một xung điện áp cao đột ngột, chẳng hạn như sét đánh, chuyển mạch nguồn, ESD hoặc thay đổi tải đột ngột, điốt TVS sẽ dẫn điện trong vài nanogiây, khống chế điện áp quá mức về mức an toàn. Điều này bảo vệ các linh kiện mạch nhạy cảm như MCU, bộ điều khiển CAN và chip giao tiếp RS485 khỏi hư hỏng.
II. Các Ứng dụng Điển hình trong Hệ thống Tự động Hóa Công nghiệp
|
Hệ thống Ứng dụng |
Các đối tượng cần bảo vệ |
Vị trí lắp đặt |
|
Bộ điều khiển có thể lập trình plc |
Giao diện I/O số, cổng giao tiếp |
Giao diện đầu vào và đầu ra, kênh RS485 |
|
Bộ biến tần và bộ điều khiển động cơ |
Nguồn cấp điều khiển và tín hiệu phản hồi động cơ |
Đầu vào/ra DC, tín hiệu tương tự |
|
Tế bào robot và tự động hóa |
Mạch cảm biến/bộ mã hóa |
Thanh đầu nối, thanh cái điện |
|
Cổng kết nối Internet Công nghiệp của Vạn vật (IIoT) |
Giao diện truyền thông Ethernet/USB/UART |
Vùng bảo vệ mạng/cổng nối tiếp |
|
Hệ thống giám sát an ninh |
Nguồn cấp và liên kết tín hiệu cho camera |
Giắc cắm DC, cổng nguồn PoE |
Các điốt TVS nhỏ gọn, nhanh chóng và có sẵn trong nhiều loại vỏ (như SMA, SMB, SMC và DO-15), làm cho chúng phù hợp với bố trí mạch in mật độ cao.
III. Cách chọn điốt TVS phù hợp?
Trong quá trình thiết kế, cần lưu ý các thông số kỹ thuật sau:
|
Tên tham số |
Ý nghĩa và Gợi ý |
|
V RWM |
Điện áp hoạt động tối đa, phải ≥ điện áp hoạt động của hệ thống |
|
V BR |
Điện áp đánh thủng, điện áp nhỏ nhất kích hoạt dẫn điện |
|
V Kẹp |
Điện áp kẹp, giới hạn trên thực tế của bảo vệ chống quá áp |
|
Tôi Pp |
Khả năng dòng xung đỉnh, khả năng chịu dòng xung càng lớn thì khả năng chống va chạm càng tốt. |
|
C J |
Điện dung mối nối, đặc biệt quan trọng đối với các giao diện truyền thông |
Ví dụ, đối với giao diện truyền thông công nghiệp RS485, nên sử dụng TVS có điện dung thấp với V RWM là 5V và V Kẹp ≤ 12V.
IV. Trường hợp ứng dụng: Giải quyết sự cố quá áp do rơ-le gây ra cho khách hàng tại châu Âu
Vào cuối năm 2024, chúng tôi đã hỗ trợ một nhà sản xuất thiết bị tự động hóa công nghiệp của Đức giải quyết vấn đề vi điều khiển (MCU) bị hỏng thường xuyên trong các module điều khiển PLC. Phân tích cho thấy điện áp ngược cao (>60V) sinh ra tại thời điểm ngắt kết nối rơ-le đã ảnh hưởng đến chip điều khiển chính thông qua mạch in PCB.
Bằng cách lựa chọn điốt TVS hai chiều SMCJ40CA và lắp đặt giữa đường dẫn động rơ-le và đường điều khiển MCU, xung quá áp đã được triệt tiêu thành công, và vấn đề không tái phát sau 24 giờ chạy thử liên tục.
Điốt TVS | Bảo vệ quá áp công nghiệp | Thiết bị bảo vệ tự động hóa | Chip ức chế ESD | Mua hàng có sẵn trong kho
EN
