Na era do rápido desenvolvimento de dispositivos eletrônicos, é crucial proteger os circuitos contra impactos de tensão transitória. Diodos de TVs (supressor de tensão transitória), como um dispositivo de proteção de circuito -chave, desempenham um papel insubstituível. Este artigo elaborará de forma abrangente sobre a definição, características, princípio de trabalho, aplicação, seleção, diferenças dos diodos zener e métodos de teste deDiodos de TVs. https://www.sic-components.com/tvs-diodes
O que é aDiodo de TVs?
Principais características dos diodos de TVs
Resposta rápida: Diodos de TVspode responder a tensões transitórias em um tempo extremamente curto (geralmente na faixa de picossegundos a nanossegundos), a transição rapidamente de um estado de alta impedância para um estado de baixa impedância e ignorando prontamente a sobretensão no solo, fornecendo proteção rápida para o circuito.
Capacidade de absorção de alta sobretensão:Ele pode suportar a energia transitória de até vários quilowatts, absorver uma grande quantidade de energia, suprimir efetivamente sobretensões e garantir a operação normal do circuito em ambientes de tensão severa.
Corrente de baixo vazamento:Sob a tensão operacional normal, o diodo TVS está em um estado de alta impedância, com apenas uma corrente de vazamento muito pequena passando, que quase não tem impacto na operação normal do circuito e garante a estabilidade e as características de consumo de baixa potência do circuito.
Ampla faixa de tensão:Possui várias especificações de tensão de quebra e tensão de fixação, que podem ser aplicadas aos requisitos de proteção de circuitos de diferentes níveis de tensão, cobrindo de dispositivos eletrônicos de baixa tensão para cenários de aplicação industrial de alta tensão.
Tipos de diodos de TVs
Diodos de TVs unidirecionais:A função de um diodo de TVs unidirecional no circuito é semelhante ao de um diodo retificador. Quando é condutor para a frente, é como um diodo comum e, quando a tensão reversa atinge a tensão de quebra, ele rapidamente entra no estado de divisão da avalanche e prende a tensão transitória. É comumente usado em circuitos de fonte de alimentação CC, linhas de sinal unipolar, etc., para proteger o circuito de sobretensões para a frente e tensões transitórias reversas.
Diodos de TVs bidirecionais: Um diodo de TVs bidirecionalpode ser equivalente a dois diodos de TVs unidirecionais conectados a back-l-back. Pode proteger contra tensões transitórias nas direções positivas e negativas. É adequado para circuitos CA, linhas de sinal bidirecional e cenários em que é necessária proteção contra surtos em tensões positivas e negativas, como linhas de dados e interfaces de comunicação. Comparados com os diodos de TVs unidirecionais, seus cenários de aplicação são mais extensos e flexíveis.
Princípio de trabalho dos diodos de TVs
Aplicações típicas de diodos de TVs
Proteção do circuito de potência:Nas extremidades de entrada e saída da fonte de alimentação, os diodos de TVs podem efetivamente suprimir tensões de surtos da rede de energia, picos transitórios gerados por interruptores de energia etc., proteger o módulo de energia e vários dispositivos eletrônicos conectados à fonte de alimentação e garantir a operação estável do sistema de energia.
Proteção da interface de comunicação:Nos circuitos de interface de comunicação, como USB, Ethernet e RS-232, os diodos de TVs podem proteger contra tensões transitórias causadas por descarga eletrostática, interferência eletromagnética (EMI) etc., garantir a precisão e a confiabilidade da transmissão de dados e impedir que os chips de interface sejam prejudicados devido a sobrevoltagem.
Sistemas eletrônicos automotivos:Durante a operação de automóveis, o sistema elétrico enfrentará várias interferências complexas de tensão, como tensões transitórias geradas pela ignição do motor e comutação de carga. Os diodos das TVs são amplamente utilizados nos circuitos de unidades de controle eletrônico automotivo (ECUS), sensores, dispositivos de comunicação no veículo, etc., para proteger esses principais componentes eletrônicos dos impactos de tensão e melhorar a estabilidade e a confiabilidade dos sistemas eletrônicos automotivos.
Equipamento de automação industrial:Em ambientes industriais, fatores como interferência eletromagnética e greves de raios provavelmente causarão fenômenos de sobretensão nos circuitos de equipamentos. Os diodos das TVs são usados nos circuitos de controle, interfaces de sensor, circuitos de acionamento de motor, etc., de equipamentos de automação industrial, que podem melhorar a capacidade anti-interferência do equipamento e garantir a continuidade e a segurança da produção industrial.
Considerações para selecionar diodos de TVs
Tensão de quebra (VBR):A tensão de quebra do diodo TVS deve ser selecionada de acordo com a tensão operacional normal do circuito para garantir que ele não conduza durante a operação normal e possa responder em tempo hábil quando ocorre uma sobretensão. Geralmente, o VBR deve ser um pouco maior que a tensão operacional normal máxima do circuito, deixando uma certa margem de segurança.
Tensão de fixação (VCL):A tensão de fixação é o nível em que o diodo do TVS limita a tensão quando suporta a corrente transitória. Quanto menor esse valor é, melhor o efeito de proteção para o circuito protegido. Ao selecionar, é necessário garantir que o VCL seja menor que a tensão máxima de resistência do componente protegido para proteger efetivamente o circuito.
Potência do pulso de pico (ppm): De acordo com a energia da possível tensão transitória, selecione um diodo de TVS com potência de pulso de pico suficiente para garantir que ela possa absorver a energia transitória sem ser danificada. O PPM deve ser maior que a potência máxima que a tensão transitória pode gerar.
Formulário de embalagem:Os diodos de TVs possuem vários formulários de embalagem, como pacote de montagem de superfície (SOT, SMD, etc.) e pacote de orifício por meio do buraco (DO-41, DO-15, etc.). A seleção do formulário de embalagem precisa considerar fatores como o layout da placa de circuito, o método de instalação e os requisitos de dissipação de calor.
Tempo de resposta: Para circuitos com altos requisitos para a velocidade de resposta a tensões transitórias, um diodo de TVS com um tempo de resposta curto deve ser selecionado para garantir que ele possa desempenhar um papel protetor em tempo hábil quando ocorre uma tensão transitória.
Diferenças entre diodos de TVs e diodos Zener (ZD)
Objetivo do aplicativo:Os diodos zener são usados principalmente para regulação de tensão, usando suas características estáveis de tensão para fornecer uma tensão de referência constante para o circuito dentro de uma faixa de corrente baixa (geralmente 5mA - 40mA). Por outro lado, os diodos das TVs são usados principalmente para proteção de sobretensão, conduzindo rapidamente para absorver energia quando ocorre uma sobretensão transitória no circuito para proteger o circuito.
Parâmetros de tensão:Os diodos de Zener se concentram na tensão Zener (VZ), que permanece relativamente estável dentro da faixa de corrente baixa especificada. Os diodos das TVs têm dois parâmetros importantes, a tensão de impasse reverso (VRWM) e a tensão de quebra (VBR). O VRWM é a tensão que não causa quebra durante a operação normal, e o VBR é a tensão na qual a condução começa para proteção. Além disso, sua tensão de fixação (VCL) é usada para limitar o nível de sobretensão.
Capacidade de manuseio atual:Os diodos zener geralmente não são adequados para grandes situações de corrente e trabalham principalmente em pequenos circuitos de sinal. Os diodos das TVs podem suportar grandes correntes transitórias, geralmente capazes de lidar com correntes na faixa de vários amperes a dezenas de amperes para lidar com a absorção de energia durante transientes de sobretensão.
Qual é a diferença entre TVs e diodos Schottky?
Função: Diodos Schottky são usados principalmente paraRetificação com uma queda de tensão direta baixa (por exemplo, 0,2V - 0,4V), alta velocidade de comutação e é adequada para aplicações de alta frequência. Os diodos das TVs são para proteção de tensão transitória, sobretensões de aperto e protege os circuitos de surtos de tensão.
Manuseio de tensão e corrente: os diodos Schottky são classificados para correntes e tensões e dívidas reversas específicas em condições operacionais normais. Os diodos das TVs são projetados para lidar com grandes correntes transitórias durante eventos de sobretensão e têm classificações específicas de decomposição e tensão de fixação para fins de proteção.
Princípio da operação: Os diodos Schottky operam com base na barreira Schottky entre o metal e o semicondutor. Os diodos de TVs operam com base no princípio de divisão de avalanche ou em decomposição do Zener para proteger contra sobretensões.
Guia de testes abrangentes para diodos de TVs
Teste de tensão de decomposição
Equipamento de teste: é necessária uma fonte de alimentação DC, um resistor com limitação de corrente, um voltímetro e um amperímetro.
Etapas de teste: conecte o diodo TVS em série com o resistor limitador de corrente à fonte de alimentação CC, aumente gradualmente a tensão da fonte de alimentação e monitore a tensão no diodo do TVS com um voltímetro e a corrente com um amperímetro. Quando a corrente aumenta de repente, a tensão neste momento é a tensão de quebra (VBR). Registre esse valor e compare -o com a especificação do dispositivo para determinar se atende aos requisitos.
Teste de tensão de fixação
Equipamento de teste: um gerador de pulso, um osciloscópio e um resistor de carga.
Etapas de teste:Use o gerador de pulsos para gerar pulsos de tensão transitória simulada e aplique -os ao circuito conectado ao diodo TVS e ao resistor de carga. Observe a forma de onda de tensão no diodo TVS através do osciloscópio. O valor mais alto de tensão quando o diodo TVS conduz sob a ação do pulso é a tensão de fixação (VCL). Verifique se esse valor está dentro do intervalo especificado.
Testando com um multímetro
Definindo o multímetro:Defina o multímetro no modo de teste de diodo.
Julgamento e teste de polaridade:Determine o ânodo e o cátodo de acordo com a identificação do diodo TVS. Conecte a sonda vermelha do multímetro ao ânodo e à sonda preta ao cátodo. Se o diodo for normal, o multímetro deve exibir uma certa queda de tensão direta (cerca de 0,7V para diodos de Silicon TVs) e alguns multímetros serão apitados. Em seguida, troque as sondas e meça a resistência reversa. Em circunstâncias normais, um estado de alta resistência (infinito ou próximo ao infinito) deve ser exibido. Se os resultados da medição não atenderem às condições acima, indica que o diodo do TVS pode estar com defeito.
Sinais de um mauDiodo de TVs
Curto -circuito:Se o diodo do TVS mostrar um estado de baixa resistência durante as medições avançadas e reversas e a corrente poderá passar livremente, isso indica um curto-circuito e a perda de sua função de proteção.
Circuito aberto:Se a alta resistência for exibida durante as medições avançadas e reversas e nenhuma corrente passa, indica que o diodo do TVS é em circuito aberto e incapaz de proteger o circuito.
Degradação do desempenho:Durante o processo de teste, se parâmetros como a tensão de quebra e a tensão de fixação se desviarem do intervalo especificado na especificação, ou a corrente de vazamento aumenta significativamente, indica que o desempenho do diodo da TVS se degradou e pode não ser capaz de proteger efetivamente o circuito e precisa ser substituído de uma maneira oportuna.
SicPossui uma grande quantidade de diodos de TVs completos e de alta qualidade (https://www.sic-coploments.com/tvs-diodes), que podem atender totalmente aos requisitos de proteção de vários circuitos. Seus produtos cobrem uma variedade de tipos, variando de modelos de baixa tensão, adequados para circuitos de baixa tensão a especificações de alta tensão capazes de lidar com ambientes de alta tensão e tudo mais. Em termos de energia, seja para cenários de aplicação de pequena potência ou circuitos de alta potência que precisam suportar a alta potência do pulso, os diodos de TVs da SIC podem fornecer proteção confiável. Esses diodos de TVs adotam processos avançados de fabricação e têm a característica de resposta rápida, permitindo que eles reagam instantaneamente a transientes de tensão, prendam a tensão em um nível seguro e protejam efetivamente componentes eletrônicos sensíveis. Com seu excelente desempenho e rica linha de produtos, os diodos de TVs da SIC se tornam a escolha ideal para garantir a operação estável de circuitos em vários setores.
FQA:
1.Qual é a diferença entre TVs e diodos normais?
Função: Diodos normais como diodos retificadores são para retificação, regulação de tensão em alguns casos e processamento de sinais. Os diodos das TVs são especificamente para proteção de tensão transitória, reagindo a eventos de excesso de tensão e apertando a tensão para proteger o circuito.
Manuseio de tensão: os diodos normais têm uma queda de tensão direta específica (por exemplo, cerca de 0,7V para diodos de silício) e são classificados para certas tensões avançadas e reversas. Os diodos das TVs são projetados para lidar com altas tensões e correntes transitórias durante eventos de sobretensão, com tensões de quebra especificadas e tensões de fixação.
Tempo de resposta: os diodos das TVs respondem rapidamente (na ordem dos picossegundos a nanossegundos) a eventos transitórios, enquanto os diodos normais têm uma resposta relativamente mais lenta.
2. Onde os diodos das TVs são usados?
Os diodos das TVs são usados em vários circuitos, incluindo circuitos de fonte de alimentação para proteger de picos e picos; interfaces de comunicação como USB, Ethernet e Rs - 232 para proteger as tensões transitórias induzidas por ESD e EMI; Eletrônica automotiva em ECUs, sensores e sistemas de comunicação de veículos; automação industrial em circuitos de controle, circuitos de acionamento de motor e interfaces de sensor; e eletrônicos de consumo, como smartphones, tablets e laptops, para proteger os circuitos internos das flutuações de tensão.
3. Por que não usar o diodo Schottky para proteção de tensão transitória?
Os diodos Schottky são principalmente para retificação, com uma queda de tensão para frente baixa e alta velocidade de comutação. Eles não foram projetados para lidar com altas tensões e correntes transitórias associadas a surtos e ESD. Eles não têm a capacidade de prender sobretensões transitórias, que é a principal função dos diodos das TVs, portanto não são adequadas para proteção de tensão transitória em muitos casos.
4. Como os diodos das TVs são medidos?
Parâmetros elétricos: parâmetros como tensão de ruptura (VBR), tensão de fixação (VCL), potência do pulso de pico (ppm) e corrente de vazamento são medidos. A tensão de ruptura é medida aumentando gradualmente a tensão no diodo até que ela quebre. A tensão de fixação é medida durante a aplicação de um pulso de tensão transitória, observando a tensão no diodo durante a condução. A potência do pulso de pico está relacionada à capacidade de manuseio de energia e a corrente de vazamento é medida em condições normais de tensão operacional.
Desempenho em circuitos: o desempenho dos diodos de TVs em um circuito pode ser avaliado simulando eventos de tensão transitória (por exemplo, usando um gerador de pulso para gerar picos) e observar como o diodo do TVS protege o circuito, verificando se os componentes protegidos estiverem seguros contra danos.
5. O que faz com que os diodos das TVs falhem?
Tensão ou corrente excessiva: se a tensão ou corrente transitória exceder os valores nominal do diodo TVS, poderá causar danos, como esgotamento ou circuito curto.
Superaquecimento: operação contínua sob condições de alta ou alta corrente pode causar superaquecimento, levando à degradação do desempenho e eventualmente falha.
Envelhecimento: Com o tempo, o desempenho dos diodos de TVs pode se degradar devido a efeitos de envelhecimento, como alterações na tensão de quebra e tensão de fixação.
Estresse elétrico: a exposição repetida a eventos transitórios pode causar danos cumulativos, reduzindo gradualmente sua vida útil e capacidade de proteção.
6. O que acontece se um diodo tiver muita corrente?
Superaquecimento: a corrente excessiva pode fazer com que o diodo gere uma grande quantidade de calor, potencialmente levando a danos térmicos, como a fusão de componentes internos ou a degradação do material semicondutor.
Redução: No caso dos diodos da TVS, se a corrente exceder o valor nominal durante um evento transitório, pode causar quebra anormal, potencialmente levando a um circuito curto ou falha do diodo.
Degradação do desempenho: Para diodos normais usados na retificação ou em outras aplicações, a corrente excessiva pode afetar sua queda de tensão direta e características de corrente de vazamento reverso, degradando seu desempenho ao longo do tempo.
7. Como você escolhe um diodo de TVS?
Tensão de decomposição: selecione um diodo de TVS com uma tensão de quebra ligeiramente maior que a tensão operacional normal máxima do circuito.
Tensão de fixação: A tensão de fixação deve ser menor que a tensão máxima de resistência dos componentes protegidos.
Energia de pulso de pico: com base na energia transitória esperada no circuito, escolha um diodo de TVS com potência de pulso de pico suficiente.
Tempo de resposta: Para circuitos com altos requisitos para a velocidade de resposta a tensões transitórias, escolha um diodo de TVS com um curto tempo de resposta.
Formulário de embalagem: considere o layout da placa de circuito, o método de instalação e os requisitos de dissipação de calor ao escolher o formulário da embalagem.
8. Quais são as vantagens dos diodos de TVs?
Resposta rápida: os diodos das TVs podem responder rapidamente a eventos de tensão transitória, normalmente na faixa de picossegundos - a nanossegundos, fornecendo proteção imediata ao circuito.
Alta absorção de picos: eles podem absorver uma grande quantidade de energia transitória, com altas classificações de potência de pulso, protegendo componentes sensíveis de danos causados por picos de tensão.
Corrente de baixo vazamento: em condições operacionais normais, os diodos de TVs têm uma corrente de vazamento muito baixa, minimizando o impacto na operação normal do circuito e ajudando a manter o baixo consumo de energia.
Faixa de tensão ampla: disponível em uma variedade de especificações de tensão de quebra e tensão de fixação, os diodos de TVs podem ser usados em diferentes circuitos de nível de tensão.
Proteção confiável: eles oferecem proteção confiável contra várias fontes de tensão transitória, como ESD, ataques de raios e flutuações da fonte de alimentação, aumentando a confiabilidade geral do sistema eletrônico.
9. Qual é a diferença entre o Diodo Varistor e TVS?
Princípio da operação: os varistores operam com base na mudança de resistência com a tensão. Os diodos de TVs operam com base no princípio de divisão de avalanche ou em zeres de semicondutores.
Tempo de resposta: os diodos das TVs geralmente têm um tempo de resposta mais rápido (picossegundos a nanossegundos) em comparação com os varistores, o que pode ter um tempo de resposta na faixa de microssegundos.
Manuseio de tensão e corrente: os varistores podem lidar com correntes transitórias relativamente grandes, mas suas características de tensão de fixação podem não ser tão precisas quanto as dos diodos das TVs. Os diodos das TVs são projetados para prender a tensão em um nível específico durante os eventos de sobretensão.
Cenários de aplicação: os varistores são frequentemente usados em circuitos de fonte de alimentação para proteção geral sobre sobretensão. Os diodos das TVs são mais adequados para proteger componentes eletrônicos sensíveis em interfaces de comunicação, circuitos de controle e outras aplicações em que são necessárias fixações precisas de tensão e resposta rápida.
10. Você pode colocar diodos de TVs em série?
Sim, os diodos das TVs podem ser colocados em série. Isso é útil em aplicações em que é necessária uma tensão de ruptura mais alta, pois a tensão total de quebra da combinação em série é a soma da tensão de quebra.
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