Что такое ограничитель переходных перенапряжений?

Что такое ограничитель переходного напряжения?

Ограничитель переходного напряжения (TVSS), обычно называемый TVS-диодом, предназначен для защиты электронных устройств и компонентов от перенапряжения и помех электростатического разряда (ESD). Он использует характеристику обратного пробивного напряжения PN-перехода стабилитрона для стабилизации переходных напряжений.

TVS-диоды пользуются популярностью из-за их превосходной частотной характеристики, обеспечивая защиту от коротких импульсных переходных скачков напряжения и помех ESD, от которых обычные стабилитроны не защищают. Однако они не рекомендуются для длинных импульсных скачков, например, вызванных молнией. Для оптимальной защиты их следует подключать параллельно с устройствами, подверженными риску электрического перенапряжения.

Применение ограничителей переходных напряжений

TVS-диоды используются в широком спектре приложений для защиты чувствительного электронного оборудования, линий передачи данных и других критических устройств от электрических переходных процессов. Они обеспечивают стабильное выходное напряжение при наличии переходных напряжений в пределах номинального напряжения защищаемого устройства. Распространенное применение включает автомобильную и бытовую электронику, где они защищают от перенапряжений внутри оборудования. Благодаря своим превосходным частотным характеристикам TVS-диоды часто используются в цепях сигналов связи.

Для максимальной эффективности TVS-диоды устанавливаются между сигнальной линией и землей (GND) вблизи точки входа внешнего шума, как правило, рядом с разъемами платы, куда переходные напряжения и шумы ESD обычно проникают через жгут проводов.

Принцип работы подавителей перенапряжений переходных напряжений

Хотя TVS-диоды различаются по конструкции и характеристикам, их основная функция заключается в обеспечении последовательной защиты от перенапряжения. Они достигают этого за счет высокой способности поглощения энергии, защищая электрические цепи от переходных скачков напряжения. При столкновении с перенапряжением, превышающим обратное напряжение пробоя диода, TVS-диод проводит ток, используя свойства стабилитрона для поддержания напряжения в безопасных пределах, тем самым предотвращая повреждение цепи.

Время отклика у TVS-диодов разное, обычно около 1 пс для TVS-диодов и менее 1 мкс для лавинных диодов, что позволяет быстрее реагировать на перенапряжения, чем другие компоненты, такие как варисторы, без ухудшения производительности со временем или в процессе использования.

Как выбрать подавитель импульсов напряжения

1. Допустимое напряжение

Допустимое напряжение выбранного TVS-диода должно превышать максимальное напряжение защищаемой им цепи, поскольку TVS-диоды не предназначены для пропускания постоянного тока.

2. Емкость

Благодаря своей присущей емкостной природе TVS-диоды могут влиять на время нарастания и спада сигнала, действуя как конденсаторы в нормальных условиях. Крайне важно выбрать диод с емкостью, совместимой с характеристиками сигнала, чтобы сохранить целостность сигнала.

3. Напряжение зажима

Напряжение зажима должно быть ниже максимального номинального напряжения защищаемого устройства. Однако эффективное напряжение зажима может быть выше значений в технических характеристиках из-за схем платы и других факторов, что требует выбора запаса для напряжения зажима.