Назначение TVS диодов
Защитные диоды работают на обратимом лавинном пробое полупроводникового перехода, поэтому их справедливо называть лавинными диодами. Лавинно пролетные диоды для защиты от перенапряжений применяются в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры. Совместно с газовыми разрядниками и варисторами обеспечивают молниезащиту электрооборудования. Для защиты от импульсного перенапряжения и статическогго электричества в интерфейсах передачи данных применяется одиночный ESD супрессор или многоканальная защитная диодная сборка. Защита цепей питания от превышения тока потребления осуществляется предохранителями. Различают одноразовые плавкие предохранители и многоразовые самовосстанавливающиеся предохранители. Технические характеристики защитных диодов в SMC Производитель TVS диодов супрессоров — PANJIT. | Корзина Корзина пуста |
Защитные диоды TRANSIL, TVS
Окружающая среда, в которой мы живем, загрязнена огромным количеством помех, значительную часть которых создают так называемые переходные процессы. Данные процессы возникают при отключении емкостной или индуктивной нагрузки.
В особенности большие перенапряжения опасны для электронных компонентов. Для подавления таких перенапряжений были разработаны компоненты типа TRANSIL и TVS – защитные диоды, называемые «супрессорами».
Первое производство таких защитных диодов было организованно в 60е годы, на ирландском заводе GSI. Вскоре подобные диоды начала выпускать фирма SGS-Thomson под торговой маркой TRANSIL и TRISL.
В настоящее время электротехнический гигант GENERAL INSTRUMENT(GI) изготавливает диоды GSI. Защитные диоды производства фирмы GI имеют обозначение TVS — Transient Voltage Supressor ( подавитель напряжений переходных процессов). TVS и TRANSIL — это различные коммерческие названия одних и тех же диодов.
Диоды изготавливаются в однонаправленном и в двунаправленном исполнениях. На рис.1 схематически изображены симметричные и несимметричные диоды TRANSIL.
Рис.1. Обозначение симметричных (VD1, VD2) и несимметричного(VD3) диодов.
Однонаправленное исполнение (несимметричные супрессоры) применяют для подавления перенапряжений только одной полярности, таким образом диоды TRANSIL данного типа включаются в контур с учетом полярности.
Несимметричные супрессоры используются в сети питания постоянным током. Двунаправленные диоды TRANSIL (симметричные диоды) предназначены для подавления перенапряжений обеих полярностей и используются в сети питания переменного тока и всегда включаются параллельно защищаемому оборудованию.
Такой супрессор может быть составлен из двух однонаправленных диодов TRANSIL путем их встречно-последовательного включения.
Если сравнивать с варисторами, используемыми также для подавления перенапряжений, данные диоды являются более быстродействующими. Время срабатывания супрессоров составляет несколько пикосекунд.
К недостаткам диодов данного типа следует отнести зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно защитные диоды супрессоры используются при таком режиме работы, когда на вход подаются импульсы с минимальным временем нарастания (около 10 мкс) и небольшой длительности.
Основные параметры диодов TRANSIL: Vrm — постоянное обратное напряжение (Peak Reverse Voltage) — максимальное рабочее напряжение, при котором диод открывается и отводит токовый импульс на «землю», не вызывая выхода защищаемого компонента из строя.
Vbr – напряжение пробоя (Break-down Voltage) — напряжение при котором происходит резкое увеличение протекающего тока, причем скорость увеличения тока превышает скорость увеличения напряжения. Величина напряжения обычно укказывается для температуры 25° C, температурный коэффициент положительный, допустимые отклонения в пределах 5% либо в интервале от — 5 до +10 %.
Vcl — напряжение фиксации (Clamping Voltage) — максимальное напряжение для так называемого «нормализованного» максимального импульса пикового тока Ipp.
Ipp — пиковый импульсный ток (Peak Puls Current) -пиковый ток в рабочем режиме.
Vf — прямое напряжение ( Forward Voltage) — напряжение в прямом направлении. Аналогично обычным диодам оно составляет 0,7 В.
If — прямой ток ( Forward Current) — максимальный пиковый ток в прямом направлении.
Супрессоры имеют нелинейную вольтамперную характеристику. При превышении амплитуды электрического импульса максимального напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя.
При поступлении на вход электрического импульса, диод ограничивает данный импульс напряжения до допустимой величины, а “излишки” энергии отводятся через диод на «землю». Более наглядно процесс выглядит на рисунке 2.
Рис.2. Принцип работы защитного диода.
На практике при возникновении импульса перенапряжения всегда происходит ограничение, причем вероятность возникновения сбоя в работе минимально.
На случай, если ожидается появление больших перенапряжений в следствии малого импеданса, в цепь рекомендуется включить предохранитель.
Супрессоры характеризуются хорошим быстродействием, то есть время срабатывания данных диодов мало, что является одной из главных причин их широкого использования.
На рисунке 3 представлены схемы включения диодов TRANSIL с предохранителем.
а
б
Рис.3. Схемы включения защитных диодов с предохранителем (а — симметричного. б — несимметричного).
Применение:Супрессоры специально предназначены для защиты от перенапряжений электронного оборудования автомобилей, цепей телекоммуникации и передачи данных, защиты мощных транзисторов и тиристоров и т д.
Широко применяются такие диоды в импульсных источниках питания. Диоды TRANSIL удобно использовать как для защиты биполярных так и МОП-транзисторов. Супрессоры можно использовать для защиты как управляющего электрода МОП-транзисторов, так и для защиты самого p-n перехода.
При этом стоит всегда учитывать характер импульсов перенапряжения — однократные или периодические.
<< Предыдущая Следующая >>Защитный диод (Супрессор). Обозначение, параметры и применение защитных диодов | Лёха Герыч
Среди всего многообразия полупроводниковых приборов, наверное, самая большая семья у диодов. Диоды Шоттки , диоды Ганна, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения. Обзор их ищите у меня в ранее опубликованных статьях.
Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (T ransient V oltage S uppressor). Очень часто TVS-диоды называют по маркам производителей: TRANSIL, INSEL.
В технической литературе и среди радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон , TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.
Рассмотрим, что же такое TVS-диод, его принцип действия, в каких схемах и для каких целей используется.
TVS-диоды были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.
Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. Поскольку на промышленных предприятиях комплексная защита имеется, а жилые дома в этом случае совершенно не защищены.
По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.
Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.
Обозначение на схеме.На принципиальных схемах супрессор (защитный диод) обозначается так (VD1, VD2 — симметричные; VD3 — однонаправленные).
Принцип работы супрессора (защитного диода).У TVS-диодов ярко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда электрического импульса превысит паспортное напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. То есть TVS-диод ограничит импульс напряжения до нормальной величины, а “излишки” уходят на корпус (землю) через диод. Более наглядно процесс выглядит на рисунке.
До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.
До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.
Предохранительные диоды выпускаются как несимметричные (однонаправленные), так и симметричные (двунаправленные). Симметричные могут работать в цепях с двуполярными напряжениями, а несимметричные только с напряжением одной полярности. Ещё одна типовая схема подключения (для двунаправленного диода).
Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.
В случае повышения входного напряжения прибор за очень короткое время уменьшает своё сопротивление. Ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя. Поскольку супрессор срабатывает очень быстро, то оборудованию не наносится вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.
Основные электрические параметры супрессоров.- U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как VBR (Breakdown Voltage ). Это значение напряжения, при котором диод резко открывается и отводит опасный импульс тока на общий провод («на землю»).
- I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение – IR (Max. Reverse Leakage Current ). Так же может обозначаться как IRM .
- U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре VRWM (Working Peak Reverse Voltage ). Может обозначаться как VRM .
- U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как VCL или VC – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage .
- I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается как IPP (Max. Peak Pulse Current ). Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!
- P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова Suppressor , что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (PPP ).Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (VCL ) и I огр. мах. (IPP ).
Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.
ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)
ВАХ двунаправленного супрессораВАХ двунаправленного супрессора
Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.
Например, при длительности импульса 50 микросекунд диод типа SMBJ 12A выдерживает импульсный ток, превышающий номинальный почти в четыре раза.
Очень хорошо зарекомендовали себя малогабаритные диоды TRANSZORBTM серии 1.5КЕ6.8 – 1.5КЕ440 (С)A . Они выпускаются как в симметричном, так и в несимметричном исполнении. Для симметричного диода к обозначению добавляется буква С или СА. У этой серии большой диапазон рабочих напряжений от 5,0 до 376 вольт, малое время срабатывания 1*10-9 сек, способность к подавлению импульсов большой мощности до 1500 Вт. Они прекрасно зарекомендовали себя в схемах защиты телевизионного, цифрового и другого современного оборудования.
Диоды выпускаются в корпусе DO-201.
Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.
На корпусе указана маркировка защитного диода, в которой зашифрованы его основные параметры.
Диоды TRANSILTM фирмы THOMSON широко используются для защиты автомобильной электроники от перенапряжений. Самым сильным источником электрических импульсов является система зажигания. Для защиты автомобильного музыкального центра достаточно одного диода TRANSILTM .
Двунаправленные диоды TRANSILTM 1.5КЕ440СА с успехом применяются для защиты бытовой электронной аппаратуры в сетях 220 вольт. Их применение наиболее эффективно для защиты объектов, которые подключены к воздушным линиям. В этом случае будет защита и от атмосферных электрических импульсов и от импульсных перенапряжений по цепям питания.
Защита устройств от неправильной подачи полярности питания / Хабр
При проектировании промышленных приборов, к которым предъявляются повышенные требования по надёжности, я не раз сталкивался с проблемой защиты устройства от неправильной полярности подключения питания. Даже опытные монтажники порой умудряются перепутать плюс с минусом. Наверно ещё более остро подобные проблемы стоят в ходе экспериментов начинающих электронщиков. В данной статье рассмотрим простейшие решения проблемы — как традиционные так и редко применяемые на практике методы защиты.
Простейшее решение, которое напрашивается с ходу — включение последовательно с прибором обычного полупроводникового диода.
Просто, дёшево и сердито, казалось бы чего ещё нужно для счастья? Однако, у такого способа есть очень серьёзный недостаток — большое напряжение падения на открытом диоде.
Вот типичная ВАХ для прямого включения диода. При токе в 2 Ампера напряжение падения составит примерно 0.85 вольт. В случае низковольтных цепей
это очень существенная потеря. Для более высоковольтных такое падение играет меньшую роль, но есть ещё один неприятный фактор. В цепях с высоким током потребления на диоде будет рассеиваться весьма значительная мощность. Так для случая, изображённого на верхней картинке, получим:
0.85В х 2А = 1.7Вт.
Рассеиваемая на диоде мощность уже многовата для такого корпуса и он будет ощутимо греться!
Впрочем, если вы готовы расстаться с несколько большими деньгами, то можно применить диод Шоттки, который имеет меньшее напряжение падения.
Вот типичная ВАХ для диода Шоттки. Подсчитаем рассеиваемую мощность для этого случая.
0.55В х 2А = 1.1Вт
Уже несколько лучше. Но что же делать если ваше устройство потребляет ещё более серьёзный ток?
Иногда параллельно устройству ставят диоды в обратном включении, которые должны сгореть если перепутать напряжение питания и привести к короткому замыканию. Ваше устройство при этом скорее всего потерпит минимум повреждений, но может выйти из строя источник питания, не говоря уже о том, что сам защитный диод придётся заменить, а вместе с ним могут и дорожки на плате повредиться. Словом этот способ для экстрималов.
Однако, есть ещё один несколько более затратный, но весьма простой и лишённый перечисленных выше недостатков способ защиты — с помощью полевого транзистора. За последние 10 лет параметры этих полупроводниковых приборов резко улучшились, а цена наоборот сильно упала. Пожалуй то, что их крайне редко используют для защиты ответственных цепей от неправильной полярности подачи питания можно объяснить во многом инерцией мышления. Рассмотрим следующую схему:
При подаче питания напряжение на нагрузку проходит через защитный диод. Падение на нём достаточно велико — в нашем случае около вольта. Однако в результате между затвором и истоком транзистора образуется напряжение превышающее напряжение отсечки и транзистор открывается. Сопротивление исток-сток резко уменьшается и ток начинает течь уже не через диод, а через открытый транзистор.
Перейдём к конкретике. Например для транзистора FQP47З06 типичное сопротивление канала будет составлять 0.026 Ом! Нетрудно рассчитать что рассеиваемая при этом на транзисторе мощность для нашего случая будет всего 25 милливатт, а падение напряжение близко к нулю!
При смене полярности источника питания ток в цепи течь не будет. Из недостатков схемы можно пожалуй отметить разве то, что подобные транзисторы имеют не слишком большое пробивное напряжение между затвором и истоком, но слегка усложнив схему можно применить её для защиты более высоковольтных цепей.
Думаю читателям не составит труда самим разобраться как работает эта схема.
Уже после публикации статьи уважаемый пользователь Keroro в комментариях привел схему защиты на основе полевого транзистора, которая применяется в iPhone 4. Надеюсь он не будет возражать если я дополню свой пост его находкой.
Почему диоды используются в электрозащите?
Быстрый обзор диодов, какие они?
Диод — это электрический компонент, который действует как односторонний клапан. Их можно заставить проводить ток в одном или другом направлении в зависимости от предполагаемого использования диода. Если они не имеют электрических и термических характеристик для предполагаемой рабочей среды, диоды могут выйти из строя. Выход из строя диода приводит к протеканию тока в нежелательном направлении, что может привести к повреждению любых компонентов, обычно защищаемых диодом.
Изображение предоставлено: Википедия
Почему диоды используются в защите цепей?
Диоды используются в защите цепей из-за их способности ограничивать электрический ток, протекающий только в одном направлении. Эта особенность полезна, потому что некоторые электрические компоненты и устройства будут повреждены или откажутся, если ток будет течь в неправильном направлении. Например, текущие проблемы могут привести к тому, что микропроцессоры будут выполнять ошибочные вычисления или просто закоротить и выйти из строя.Одна из причин того, что излучение повреждает микропроцессоры, поскольку оно вызывает паразитные токи на контактах микропроцессора.
Диод может использоваться не только для защиты от паразитных токов, но может иметь электрическую проводку для перенаправления паразитных токов в полезный ток. Это известно как шунтирование, при котором ток сбрасывается по пути с очень низким сопротивлением. Перенаправление тока гарантирует, что паразитная мощность не будет потрачена впустую из-за заземления.
В системах с несколькими источниками питания диоды играют чрезвычайно важную роль.Диод может использоваться для защиты от переходных перенапряжений от первого или второго источника питания, в зависимости от настройки системы. Диод также может защищать от переходного перенапряжения на стороне нагрузки диода или даже от короткого замыкания и / или перегрузки на стороне источника питания. Кроме того, если необходимо отключить подачу тока на нагрузку, защищающую диод, это можно сделать без отключения других нагрузок.
Изображение предоставлено: Atlearner
Другое использование диодов
Диоды могут использоваться для преобразования переменного тока в постоянный.Постоянный ток течет, как вода из шланга, то есть по линейному пути к концу шланга. Устройства, работающие в цепях постоянного тока, нуждаются в защите от блуждающих обратных токов, поскольку они наиболее подвержены повреждению такими токами. Другие устройства работают от переменного тока, который течет вперед и назад, как зигзагообразно. Устройства используют переменный ток по многим причинам, в первую очередь из-за того, что он более плотный, что означает, что переменный ток течет как через отрицательные, так и на положительные контакты любого устройства в системе.
Это преобразование тока известно как выпрямление переменного тока в постоянный. Поскольку переменный ток течет зигзагообразно, можно использовать диоды, чтобы предотвратить прохождение отрицательного цикла по цепи. Следовательно, вершина волны пропускается и электрически преобразуется в линейный поток постоянного тока. Также по этой причине диоды используются только для защиты цепей постоянного тока — они позволяют току течь только в этом единственном направлении и, таким образом, не позволяют току переменного тока течь нормально.
Источники:
https: // en.wikipedia.org/wiki/Diode
https://www.atlearner.com/2019/07/pn-junction-diode.html
Как стабилитрон обеспечивает защиту от перенапряжения в цепи?
Защита от перенапряжения необходима для предотвращения повреждений в результате электрических переходных процессов. Это функция источника питания, которая отключает источник питания или ограничивает выход, когда напряжение превышает заданный уровень. В большинстве источников питания используется схема защиты от перенапряжения для предотвращения повреждения электронных компонентов.Они предлагают некоторую форму схемы защиты от перенапряжения (OVP) для обнаружения, а затем быстрого снижения перенапряжения. Здесь представлена защита стабилитроном, которая является наиболее распространенным способом.
1. Фон повышенного напряжения
Каждая конструкция схемы работает на различных уровнях напряжения, при этом наиболее распространенными уровнями напряжения для цифровой схемы являются 3,3 В, 5 В и 12 В. Но каждая конструкция уникальна, и наличие более одного рабочего напряжения также является нормальным для схемы. Например, стандартная компьютерная система SMPS будет работать при шести различных уровнях напряжения, а именно ± 3.3 В, ± 5 В и ± 12 В. В этих случаях, если устройство с низким энергопотреблением работает от высокого напряжения, компонент будет постоянно поврежден, если для питания различных типов компонентов используются различные уровни напряжения. Поэтому, чтобы избежать вреда от перенапряжения, разработчик всегда должен концентрироваться на реализации схемы защиты от перенапряжения в своих проектах.
Для любой части или цепи будет три различных номинальных напряжения, а именно минимальное рабочее напряжение, рекомендуемое или нормальное рабочее напряжение и максимальное рабочее напряжение.Для любых цепей или частей любое значение, превышающее максимальное рабочее напряжение, может быть фатальным. Использование схемы защиты от перенапряжения на стабилитронах — очень распространенное и экономичное решение.
2. Основы защиты входа стабилитрона
Для защиты схемы от условий перенапряжения стабилитроны часто являются первым вариантом. Стабилитрон следует той же теории диодов, которая блокирует ток в обратном направлении. Однако есть недостаток, заключающийся в том, что стабилитрон блокирует прохождение тока в обратном направлении только для ограниченного напряжения, определяемого номинальным напряжением стабилитрона.Стабилитрон с напряжением 5,1 В блокирует протекание тока в обратном направлении вплоть до 5,1 В. Если напряжение через стабилитрон больше 5,1 В, он позволяет току проходить через него. Эта функция стабилитрона делает его отличным компонентом защиты от перенапряжения.
3. Простая схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона
Рассмотрим схему, в которой требуется защита микроконтроллера от перенапряжения. Все, что имеет максимальное напряжение 5 В на выводах ввода-вывода микроконтроллера. Таким образом, напряжение более 5В приведет к повреждению микроконтроллера.
Рисунок 1. Защита от перенапряжения для микроконтроллера
В приведенной выше схеме используется стабилитрон с напряжением 5,1 В. В случае перенапряжения он будет работать отлично. Он может передавать ток и регулировать напряжение до 5,1 В, если напряжение превышает 5,1 В. На практике, однако, он будет вести себя как обычный диод и блокировать менее 5,1 В.
На изображении ниже представлена имитация схемы защиты стабилитрона. Полное описание симуляции вы можете сделать в соответствии с вашими потребностями.
Рисунок 2. Моделирование схемы защиты от перенапряжения
На приведенной выше схеме присутствует входное напряжение, которое является источником постоянного тока. R1 и D1 — это два компонента, которые защищают выход от защиты от перенапряжения. D1, 1N4099, в данном случае — стабилитрон. Когда V1 достигает 6,8 В, выход будет защищен. Максимальное выходное напряжение — 6,8 В в качестве опорного напряжения 1N4099.
Давайте посмотрим, как вышеуказанная схема работает как схема защиты входа стабилитрона и защищает выход более чем от 6.Напряжение 8 В.
Используя каденцию PSpice, смоделирована вышеуказанная схема. Выходной сигнал остается постоянным на уровне 5,999 В при входном напряжении 6 В на V1 (что составляет 6,0 В).
Входное напряжение в приведенном выше моделировании составляет 6,8 В. Таким образом, производительность составляет 6,785 В, что аналогично 6,8 В. Давайте дальше поднимем входное напряжение и создадим ситуацию перенапряжения.
Теперь входное напряжение составляет 7,5 В, что больше 6,8 В. Спектакль сейчас на 6.883V. Таким образом стабилитрон успешно спасает подключенную схему от ситуации перенапряжения, даже когда напряжение возвращается ниже 6,8 В, как показано на предыдущем этапе, схема снова будет нормально работать. Другими словами, стабилитрон не перегорает даже при перенапряжении, в отличие от предохранителя.
Для выбора различных пределов перенапряжения в приведенной выше схеме можно использовать любые другие стабилитроны с другими значениями, такими как 3,3 В, 5,1 В, 9,1 В, 10,2 В.
4.Как выбрать стабилитрон для защиты цепи?
Следующей важной частью является выбор номинала стабилитрона. Приведенные ниже пункты помогут вам выбрать правильное значение стабилитрона и номер детали.
1) Сначала выберите напряжение стабилитрона. Это значение напряжения, которое будет служить замкнутой цепью для стабилитрона и защитит нагрузку от перенапряжения. Напряжение стабилитрона в Pspice для вышеприведенного примера составляет 6,8 В.
В некоторых случаях целевое напряжение стабилитрона отсутствует.В таких случаях можно выбрать значение, близкое к значению стабилитрона. Например, для защиты от перенапряжения до 7 В ближайшим значением является стабилитрон 6,8 В.
2) Рассчитайте ток нагрузки, подключенный к цепи защиты от перенапряжения. Для нашего примера, описанного выше, это 50 мА. Помимо тока нагрузки, стабилитроны требуют тока смещения. Следовательно, полный ток плюс ток смещения стабилитрона должен быть равен току нагрузки. Для вышеупомянутого примера это может быть общий ток = 50 мА + 10 мА = 60 мА.
3) Стабилитроны имеют рейтинг мощности. Следовательно, для надлежащего отвода тепла требуется правильная номинальная мощность стабилитрона. На основании измеренного полного тока в фазе — 2, который составляет 60 мА, можно рассчитать номинальную мощность. Следовательно, номинальная мощность стабилитрона будет равна напряжению стабилитрона, который соединяет полный ток, протекающий через диод.
4) Рассчитайте номинал резистора, дифференцируя напряжение источника и общее напряжение.Предел, который может быть применен к схеме, будет исходным напряжением. Например, оно может составлять 13 В для максимального перенапряжения, которое может возникнуть, или может быть добавлено в качестве напряжения питания.
Падение напряжения на резисторе будет = 13В-6,8В = 6,2В. По закону сопротивления сопротивление резистора будет = 6,2В / 0,060А = 103R. Можно выбрать резистор 100R стандартного номинала.
5) Типичные значения стабилитрона: 5,1 В, 5,6 В, 6,2 В, 12 В и 15 В — самые общие значения; у них также есть 3В, 5В, 12В, 18В, 24В.
5. Обзор защиты от перенапряжения на стабилитронах
Самым простым и простым способом защиты устройств от перенапряжения является схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитронов. В этом методе напряжение остается регулируемым, а стоимость этой схемы намного ниже по сравнению с другими методами.
Хотя, конечно, у такой схемы есть недостатки. Рассеивание мощности — главный недостаток схемы такого типа. Он по-прежнему рассеивает тепло из-за подключенного последовательного резистора и приводит к потерям энергии.
Использование диодов ESD в качестве зажимов напряжения
Abstract
Когда к усилителю применяются условия внешнего перенапряжения, антистатические диоды являются последней линией защиты между усилителем и электрическим перенапряжением. При правильном понимании того, как элемент ESD реализован в устройстве, разработчик может значительно расширить диапазон выживания усилителя с помощью соответствующей схемы. Эта статья призвана познакомить читателей с различными типами реализаций ESD, обсудить характеристики каждой реализации и предоставить рекомендации по использованию этих ячеек для повышения устойчивости проекта.
Введение
Во многих приложениях, где вход не находится под контролем системы, а скорее подключается к внешнему миру, например, к испытательному оборудованию, контрольно-измерительным приборам и некоторому измерительному оборудованию, входные напряжения могут превышать максимальное номинальное напряжение входного усилителя. . В этих приложениях должны быть реализованы схемы защиты, чтобы сохранить диапазон выживания и надежность конструкции. Внутренние антистатические диоды входного усилителя иногда используются для ограничения условий перенапряжения, но необходимо учитывать множество факторов, чтобы эти зажимы обеспечивали достаточную и надежную защиту.Понимание различных архитектур ESD-диодов, которые находятся внутри входных усилителей, наряду с пониманием тепловых и электромиграционных последствий данной схемы защиты может помочь разработчику избежать проблем с их схемами защиты и повысить долговечность их приложений в полевых условиях.
Конфигурации диодов ESD
Важно понимать, что не все диоды ESD представляют собой простые диодные зажимы для источников питания и земли. Существует множество возможных реализаций, которые можно использовать, например, несколько последовательно соединенных диодов, диодов и резисторов, а также обратных диодов.Некоторые из наиболее распространенных реализаций подробно описаны ниже.
Диод, подключенный к источнику питания
На рисунке 1 показан пример усилителя с диодами, подключенными между входными контактами и источниками питания. Диоды смещены в обратном направлении при нормальных условиях эксплуатации, но становятся смещенными в прямом направлении, когда входы поднимаются выше положительного напряжения питания или ниже отрицательного напряжения источника питания. Когда диод становится смещенным в прямом направлении, через входы усилителя течет ток к соответствующему источнику питания.
В случае схемы на Рисунке 1 входной ток не ограничивается самим усилителем, когда перенапряжение превышает + V S , и потребует внешнего ограничения тока в виде последовательного резистора. Когда напряжение опускается ниже –V S , резистор 400 Ом обеспечивает некоторое ограничение тока, что следует учитывать при проектировании.
Рис. 1. Входная топология ESD AD8221.На рисунке 2 показан усилитель с аналогичной конфигурацией диодов, но в этом случае ток ограничен внутренним 2.Последовательный резистор 2 кОм. Это отличается от схемы, показанной на Рисунке 1, не только величиной ограничивающего сопротивления R, но и тем, что 2,2 кОм защищает от напряжений выше + V S . Это пример тонкостей, которые необходимо полностью понять, чтобы оптимизировать защиту при использовании диодов ESD.
Рис. 2. Топология входа ESD AD8250.Токоограничивающие полевые транзисторы
В отличие от реализации на рисунках 1 и 2, токоограничивающие полевые транзисторы JFET могут использоваться в конструкциях ИС в качестве альтернативы диодным зажимам.На рисунке 3 показан пример использования полевых транзисторов JFET для защиты устройства, когда входное напряжение превышает указанный рабочий диапазон устройства. Это устройство изначально защищено до 40 В от противоположной шины с помощью входов JFET. Поскольку полевой транзистор JFET ограничивает ток на входных контактах, ячейки ESD не могут использоваться в качестве дополнительной защиты от перенапряжения.
Там, где требуется защита по напряжению до 40 В, защита JFET этого устройства предлагает хорошо управляемый, надежный и полностью определенный вариант защиты.Это часто контрастирует с использованием диодов ESD для защиты, где информация о предельных значениях тока диодов часто указывается как типовая или, возможно, не указывается вообще.
Рисунок 3. Схема защиты входа AD8226.Диодные стеки
В приложениях, где входное напряжение может превышать напряжение источника питания или заземления, для защиты входа от ESD-событий может использоваться стек диодов. На рисунке 4 показан усилитель, реализующий схему многоуровневой диодной защиты. В этой конфигурации цепочка диодов используется для защиты от отрицательных переходных процессов.Цепочка диодов используется для ограничения тока утечки в используемом диапазоне входных сигналов, но обеспечивает защиту при превышении отрицательного синфазного диапазона. Имейте в виду, что единственным ограничением тока будет эквивалентное последовательное сопротивление цепочки диодов. Для уменьшения входного тока при заданном уровне напряжения можно использовать внешнее последовательное сопротивление.
Рисунок 4. Схема защиты входа низкого напряжения AD8417.Задние диоды
Обратные диоды также используются, когда диапазон входного напряжения может превышать напряжение источника питания.На рисунке 4 показан усилитель, в котором установлены встречные диоды для обеспечения защиты от электростатического разряда на устройстве, допускающем напряжение до 70 В при использовании источника питания 3,3 В. D4 и D5 — это высоковольтные диоды, используемые для защиты от высоких напряжений, которые могут присутствовать на входных контактах, а D1 и D2 используются для предотвращения токов утечки, пока входные напряжения находятся в пределах нормального рабочего диапазона. В этой конфигурации использование этих ячеек ESD для защиты от перенапряжения не рекомендуется, потому что превышение максимального обратного смещения высоковольтного диода может легко привести к ситуациям, которые вызывают необратимые повреждения.
Рисунок 5. Схема защиты входа высокого напряжения AD8418.Без зажимов ESD
Некоторые устройства не имеют устройств защиты от электростатических разрядов во внешнем интерфейсе. Хотя очевидно, что разработчик не может использовать диоды ESD для фиксации, если их нет, эта архитектура упоминается как ситуация, на которую следует обратить внимание при исследовании вариантов защиты от перенапряжения (OVP). На рисунке 6 показано устройство, в котором для защиты усилителя используются только резисторы большого номинала.
Рисунок 6. Схема защиты входа AD8479.Ячейки ESD как зажимы
Помимо понимания того, как реализованы ячейки ESD, важно понимать, как использовать структуры для защиты. В типичном приложении для ограничения тока в заданном диапазоне напряжений используется последовательный резистор.
Когда усилители сконфигурированы, как показано на Рисунке 7, или когда входы защищены диодом от источника питания, входной ток ограничивается с помощью уравнения в следующей формуле.
Рисунок 7. Использование ячеек ESD в качестве зажимов.Предположение, используемое для уравнения 1, состоит в том, что V НАПРЯЖЕНИЕ > V SUPPLY . В противном случае следует измерить и использовать для расчета более точное напряжение на диоде вместо приближения 0,7 В.
Ниже приведен пример расчета для защиты усилителя, использующего источники питания ± 15 В, от входных напряжений до ± 120 В при ограничении входного тока до 1 мА. Используя уравнение 1, мы можем использовать эти входные данные для вычисления следующего.
С учетом этих требований, R PROTECTION > 105 кОм ограничит ток диода до <1 мА.
Понимание текущих ограничений
Максимальные значения для I DIODE будут варьироваться от детали к детали, а также зависеть от конкретных сценариев применения, в которых применяется напряжение. Максимальный ток будет отличаться для одноразового события, длящегося миллисекунды, по сравнению с тем, если бы ток применялся постоянно в течение всего 20-летнего или более летнего срока службы профиля миссии приложения. Указания по конкретным значениям можно найти в технических паспортах усилителей в разделе «Абсолютные максимумы» или в примечаниях по применению и обычно находятся в диапазоне от 1 мА до 10 мА.
Режимы отказа
Максимальный номинальный ток для данной схемы защиты в конечном итоге будет ограничен двумя факторами: тепловым воздействием мощности, рассеиваемой в диоде, и максимальным номинальным током для пути тока. Рассеиваемая мощность должна быть ниже порога, который поддерживает рабочую температуру в допустимом диапазоне, а ток следует выбирать в пределах указанного максимума, чтобы избежать проблем с надежностью из-за электромиграции.
Термические последствия
Когда ток течет через диоды ESD, происходит повышение температуры из-за мощности, рассеиваемой в диодах.В большинстве технических паспортов усилителей указано тепловое сопротивление (обычно указывается как JA ), которое указывает, как температура перехода будет увеличиваться в зависимости от рассеиваемой мощности. Рассмотрение наихудшего случая температуры применения, а также повышения температуры наихудшего случая из-за рассеивания мощности, даст представление о жизнеспособности схемы защиты.
Электромиграция
Даже если ток не вызывает тепловых проблем, ток диода все равно может создавать проблемы с надежностью.Существует максимальный номинальный ток в течение срока службы для любого пути электрического сигнала из-за электромиграции. Предел тока электромиграции для пути тока диода обычно ограничивается толщиной внутренних дорожек, последовательно соединенных с диодами. Эта информация не всегда публикуется для усилителей, но ее необходимо учитывать, если диоды активны в течение длительного периода времени, в отличие от переходных процессов.
Примером проблемы может быть электромиграция, когда усилитель контролирует шину напряжения, которая не зависит от собственной шины питания, и, следовательно, подключена к ней.Когда имеется несколько областей мощности, могут быть случаи, когда последовательность подачи питания может привести к временному превышению напряжений условий абсолютного максимума. Рассматривая путь тока наихудшего случая, продолжительность жизни, в течение которой этот ток может быть активным, и понимая максимально допустимый ток для электромиграции, можно избежать проблем с надежностью из-за электромиграции.
Заключение
Понимание того, как внутренние антистатические диоды усилителя активируются во время электрических перегрузок, может помочь в простом улучшении устойчивости конструкции.Изучение тепловых и электромиграционных последствий схемы защиты может выявить потенциальные проблемы и указать, где может потребоваться дополнительная защита. Учет условий, описанных здесь, позволяет разработчикам делать разумный выбор и избегать потенциальных проблем с надежностью в полевых условиях.
Что такое диод обратной защиты и для чего он нужен?
Диод обратной защиты используется на выходе источника питания для защиты источника питания от повреждений из-за приложенного извне обратного напряжения.Большинство источников питания имеют поляризованный электролитический конденсатор (или несколько) на выходных клеммах. Эти колпачки помогают фильтровать пульсации и шум на выходе и служат резервуаром для заряда, чтобы уменьшить провалы и скачки напряжения из-за больших изменений тока нагрузки. Электролитические колпачки могут выдерживать некоторое обратное напряжение, но не намного. Примерно от 1 В до 1,5 В — это максимум, который они выдержат без вентиляции или того хуже… взрыва! Диод обратной защиты ограничивает обратное напряжение до падения на диоде, тем самым защищая выходные конденсаторы.Диод обычно рассчитан на полный выходной ток источника питания, который он защищает. Помимо падения напряжения на диоде, могут быть еще несколько небольших падений напряжения из-за протекающего по проводам, дорожкам, резисторам контроля тока, катушкам индуктивности выходного фильтра, обмоткам переключающего трансформатора и т. Д.В линейно регулируемом источнике питания диод обратной защиты должен быть добавленным к конструкции с катодом, подключенным к плюсовому выходу, и анодом, подключенным к минус-выходу. См. Рисунок 1. В импульсном источнике питания диод (ы) обратной защиты является неотъемлемой частью конструкции.См. Рисунок 2.
Но откуда берется обратное напряжение? Во время нормальной работы обратное напряжение не возникает на выходе источника питания (если только это не биполярный источник питания, который не использует поляризованные конденсаторы на выходе… см. Этот пост). Внутренняя схема источника питания обычно не может создавать обратное напряжение на выходе, даже если внутри источника питания происходит сбой. Поэтому необходимо подавать обратное напряжение от внешнего источника питания. Например, если вы используете два выхода источника питания параллельно и случайно подключите их друг к другу в обратном направлении, это может привести к обратному напряжению.Другая возможность может возникнуть, когда два выхода источника питания соединены последовательно. Если нагрузка через последовательную комбинацию закорачивается, два выхода источника питания будут подключены друг к другу в обратном направлении. См. Рисунки 3 и 4. Диод обратной защиты одного из источников питания будет проводить весь доступный ток от другого источника питания, переводя его в режим постоянного тока (CC) и ограничивая напряжение падением на диоде (плюс любые упомянутые дополнительные небольшие падения). выше).
Так что будьте уверены, ваш блок питания Keysight будет защищен от обратного напряжения в случае непредвиденных обстоятельств!
диодных массивов TVS | TVS диоды
Littelfuse TVS Diode Arrays (кремниевые защитные матрицы SPA®) разработаны для защиты электроники от очень быстрых и часто разрушающих переходных процессов напряжения, таких как молния и электростатический разряд (ESD).Они предлагают идеальное решение для защиты интерфейсов ввода / вывода, цифровых и аналоговых сигнальных линий на рынках компьютеров и портативной бытовой электроники.
Диодные матрицы для телевизоровLittelfuse доступны в различных конфигурациях упаковки, включая DIP, SOIC, MSOP, SOT23, SOT143, SC70, SOT5x3, SOT953, µDFN, SOD723 и flipchip.
Диодные матрицыLittelfuse TVS обеспечивают высокий уровень защиты (до 30 кВ согласно IEC 61000-4-2) с очень низкой емкостью, током утечки и напряжением фиксации.Для более надежных приложений доступны устройства SP03-xx и SP30xx для переходных угроз EFT и Lightning согласно IEC 61000-4-4 / 5.
Электростатический разряд (ESD) — это переходный электрический ток, представляющий серьезную угрозу для электронных схем. Наиболее частая причина — трение между двумя разнородными материалами, вызывающее накопление электрических зарядов на их поверхностях. Обычно одной из поверхностей является человеческое тело, и нередко этот статический заряд достигает потенциала 15000 вольт.При 6000 статических вольт событие ESD будет болезненным для человека. Разряды более низкого напряжения могут остаться незамеченными, но все же могут вызвать катастрофические повреждения электронных компонентов и схем.
Введение в диодные массивы TVS
Littelfuse SPA TVS Diode Arrays разработаны для защиты аналоговых и цифровых сигнальных линий, таких как USB и HDMI, от различных переходных процессов с использованием минимально возможного напряжения фиксации.Они предлагают более широкое применение и улучшенные характеристики импульсной защиты по сравнению с обычными диодами.
Эти прочные диоды могут безопасно поглощать повторяющиеся разряды электростатического разряда на максимальном уровне (уровень 4), указанном в международном стандарте IEC 61000-4-2, без снижения производительности.
Основные характеристики
- Низкая емкость от 30 пФ до 0,65 пФ обычно
- Высокий уровень защиты ESD IEC 610000-4-2 контактный разряд до ± 20 кВ, воздушный разряд до ± 30 кВ, EFT IEC 61000-4-4 40A (5/50 нс)
- Низкое напряжение фиксации
- Низкая утечка 0.5 мкА максимум
- Защита до 14 входов
- Доступен в компактных корпусах для поверхностного монтажа, сквозного отверстия и небольших размеров для установки рядом с входными портами для оптимальной защиты
- Соответствует ROHS и не содержит свинца
Littelfuse SPA
® Диодные матрицы TVS:Как они работают?
Littelfuse SPA ® TVS-диодные массивы, обеспечивают высокий уровень защиты от электростатических разрядов, электромагнитных помех (EMI), быстрых электрических переходных процессов (EFT) и молнии, в основном для чувствительных цифровых и аналоговых входных цепей, работающих на линиях данных, сигналов или управления. по источникам питания.
Эти устройства работают двумя способами: во-первых, они поглощают переходные процессы с помощью диодов для управления током, а затем лавинный или стабилитрон ограничивает уровни напряжения. Это предотвращает превышение устройством номинального напряжения. В условиях сбоя из-за перенапряжения устройство должно иметь низкое напряжение фиксации при заданной форме волны тока для защиты чувствительных ИС и портов.
В нормальном режиме работы обратное опорное напряжение должно быть выше, чем напряжение питания / рабочее напряжение оборудования, с низким током утечки, чтобы предотвратить нагрузку на источник питания.Емкость устройства должна быть достаточно низкой, чтобы уменьшить искажение входного сигнала. Пакет устройства должен иметь небольшие размеры и небольшую высоту, чтобы можно было разместить печатную плату (PCB) с высокой плотностью размещения.
Устройство должно выдерживать несколько импульсов ESD / EFT, как указано в IEC 61000-4-2.
Определения и термины
Диапазон рабочего напряжения (Vsupply):
Пределы диапазона напряжения источника питания, которое может быть на клеммах V + и V-. Матрицы тиристоров / диодов не имеют фиксированного напряжения переключения или рабочего напряжения.Эти устройства «плавают» между входными шинами и шинами питания, и, таким образом, одно и то же устройство может работать при любом потенциале в пределах своего диапазона.
Падение напряжения в прямом направлении:
Максимальное прямое падение напряжения между входным выводом и соответствующим выводом источника питания для определенного прямого тока.
Обратное падение напряжения:
Максимальное обратное падение напряжения между входным контактом и соответствующим контактом источника питания для определенного обратного тока.
Напряжение обратного противостояния:
Устройство VR должно быть равным или выше пикового рабочего уровня цепи (или части цепи), которую необходимо защитить.Это необходимо для того, чтобы SPA не ограничивали напряжение привода схемы.
обратный ток утечки:
Максимальный ток состояния, измеренный при заданном напряжении.
Напряжение зажима:
Максимальное напряжение, которое может быть измерено на устройстве защиты при воздействии максимального пикового импульсного тока.
Входной ток утечки:
Постоянный ток, измеряемый на входных контактах при указанном напряжении, подаваемом на вход.
Ток покоя:
Максимальный постоянный ток на выводах V + / V- при максимальном напряжении Vsupply
Входная емкость:
Емкость, измеренная между входным контактом и любым контактом питания при 1 МГц / 1 В СКЗ.
Littelfuse TVS Diode Array (SPA)
Выбор и обзор продукта
Littelfuse TVS Diode Arrays (семейство устройств SPA ® ) — идеальный выбор для подавления электростатического разряда и других электрических переходных процессов, поскольку их скорость и уровни ограничения важны для защиты современных интегральных схем. Портфель предлагает широкий спектр устройств для большинства приложений, доступных на рынке, с номинальными характеристиками ESD до 30 кВ и паразитными емкостями до 0.4 пФ. В таблице ниже перечислены все диодные массивы TVS Littelfuse SPA ® по сериям, а также несколько ключевых характеристик для каждого. Чтобы получить дополнительную информацию о конкретной серии, щелкните ее название.
| Название серии и ссылка на страницу | Уровень ESD (контакт) | Колпачок ввода / вывода | v RWM | Молния (t P = 8/20 мкс) | Количество каналов | Варианты комплектации | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Защита от электростатического разряда общего назначения: | |||||||
| SP050xBA | ± 30кВ | 50 пФ (30 пФ @ 2.5 В) | 5,5 В | НЕТ | 2 | СОТ23-3 СК70-3 | |
| 3 | СОТ143 | ||||||
| 4 | СОТ23-5 СК70-5 | ||||||
| 5 | СОТ23-6 СК70-6 | ||||||
| 6 | МСОП-8 | ||||||
| SP1001 | ± 15 кВ | 12 пФ (8 пФ @ 2.5 В) | 5,5 В | 2А | 2 | SC70-3 SOT553 | |
| 4 | SC70-5 SOT553 | ||||||
| 5 | SC70-6 SOT563 | ||||||
| SP1002 | ± 8кВ | 6 пФ (5 пФ при 2,5 В) | 6 В | 2A | 1 | SC70-3 | |
| 2 | SC70-5 | ||||||
| SP1003 | ± 25кВ | 30 пФ (17 пФ @ 2.5 В) | 5 В | 7A | 1 | SOD723 | |
| SP1004 | ± 8кВ | 6 пФ (5 пФ при 1,5 В) | 6 В | 2А | 4 | СОТ953 | |
| SP1005 | ± 30кВ | 30 пФ (23 пФ при 2,5 В) | 6 В | 10A | 1 | 0201 Перекидной чип | |
| SP1007 | ± 8кВ | 5 пФ (3.5 пФ при 5 В) | 6 В | 2А | 1 | 0201 Перекидной чип | |
| SP1010 | ± 8кВ | 6 пФ (3,5 пФ при 2,5 В) | 6 В | 1А | 4 | мкДФН-6 1,25×1,0 мм | |
| SP1011 | ± 15кВ | 12 пФ (7 пФ при 2,5 В) | 6 В | 2А | 4 | мкДФН-6 1.25×1,0 мм | |
| SP720 | ± 4кВ | 3пФ | 30 В или (± 15 В) | 3A | 14 | SOIC-16 PDIP-16 | |
| SP721 | ± 4кВ | 3пФ | 30 В или (± 15 В) | 3A | 6 | SOIC-8 PDIP-8 | |
| SP723 | ± 8кВ | 5пФ | 30 В или (± 15 В) | 7A | 6 | SOIC-8 PDIP-8 | |
| SP724 | ± 8кВ | 3пФ | 20 В или (± 10 В) | 3A | 4 | СОТ23-6 | |
| SP725 | ± 8кВ | 5пФ | 30 В или (± 15 В) | 14A | 4 | СОИК-8 | |
| Защита от электростатического разряда низкой емкости: | |||||||
| SP3001 | ± 8кВ | 0.65пФ | 6 В | 2,5 А | 4 | SC70-6 | |
| SP3002 | ± 12кВ | 0,85 пФ | 6 В | 4.5A | 4 | SC70-6 SOT23-6 μDFN-6 1,6×1,6 мм | |
| SP3003 | ± 8кВ | 0,65 пФ | 6 В | 2.5А | 2 | SC70-5 SOT553 | |
| 4 | SC70-6 SOT563 MSOP-10 | ||||||
| SP3004 | ± 12кВ | 0,85 пФ | 6 В | 4A | 4 | СОТ563 | |
| SP3010 | ± 8кВ | 0,45 пФ | 6 В | 3A | 4 | мкДФН-10 2.5×1,0 мм | |
| SP3011 | ± 8кВ | 0,40 пФ | 6 В | 3A | 6 | мкДФН-14 3,5×1,35 мм | |
| Защита от грозовых перенапряжений: | |||||||
| SP03-3.3 | ± 30кВ | 16 пФ | 3,3 В | 150A | 2 | СОИК-8 | |
| СП03-6 | ± 30кВ | 16 пФ | 6 В | 150A | 2 | СОИК-8 | |
| СП03А-3.3 | ± 30кВ | 4,5 пФ | 3,3 В | 150A | 2 | СОИК-8 | |
| SPLV2.8 | ± 30кВ | 3,8 пФ | 2,8 В | 24A | 1 | СОТ23-3 | |
| SPLV2.8-4 | ± 30кВ | 3.8пФ | 2,8 В | 24A | 4 | СОИК-8 | |
| SP3050 | ± 20кВ | 2,4 пФ | 6 В | 10A | 4 | СОТ23-6 | |
| SP4060 | ± 30кВ | 4,4 пФ | 2,5 В | 20A | 8 | MSOP | |
| Устройства с фильтрами ESD и EMI: | |||||||
| SP6001 | ± 30кВ | 24 пФ (C ДИОД = 12 пФ) | 6 В | ≥ -30 дБ при 1 ГГц | 4 | мкДФН-8 1.7×1,35 мм | |
| 6 | мкДФН-12 2,5×1,35 мм | ||||||
| 8 | мкДФН-16 3,3×1,35 мм | ||||||
| SP6002 | ± 30кВ | 30 пФ (C ДИОД = 15 пФ) | 6 В | ≥ -30 дБ при 1 ГГц | 4 | мкДФН-8 1,7×1,35 мм | |
| 6 | мкДФН-12 2.5×1,35 мм | ||||||
Что такое переходное напряжение?
Переходные процессы напряжения определяются как кратковременные всплески электрической энергии и являются результатом внезапного высвобождения энергии, ранее накопленной или вызванной другими способами, такими как большие индуктивные нагрузки или молния. В электрических или электронных схемах эта энергия может выделяться предсказуемым образом посредством контролируемых переключающих действий или произвольно индуцироваться в цепи от внешних источников.
Повторяющиеся переходные процессы часто вызваны работой двигателей, генераторов или переключением компонентов реактивной цепи. С другой стороны, случайные переходные процессы часто вызываются молнией и электростатическим разрядом (ESD). Молнии и электростатические разряды обычно возникают непредсказуемо, и для их точного измерения может потребоваться тщательный мониторинг, особенно если они индуцируются на уровне печатной платы. Многочисленные группы стандартов электроники проанализировали возникновение переходных напряжений с использованием общепринятых методов мониторинга или тестирования.Ключевые характеристики нескольких переходных процессов показаны в таблице ниже.
| НАПРЯЖЕНИЕ | ТОК | ВРЕМЯ НАСТРОЙКИ | ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ | |
|---|---|---|---|---|
| Освещение | 25 кВ | 20кА | 10 мкс | 1 мс |
| Переключение | 600 В | 500A | 50 мкс | 500 мс |
| EMP | 1кВ | 10A | 20 нс | 1 мс |
| ESD | 15 кВ | 30A | <1 нс | 100 нс |
Таблица 1.Примеры переходных источников и магнитуды
Характеристики переходных всплесков напряжения
Переходные скачки напряжения обычно представляют собой волну «двойной экспоненты», как показано ниже для молний и электростатических разрядов.
Рис. 1. Форма волны переходного процесса при молнии
Рис. 2. Форма сигнала ESD-теста
Экспоненциальное время нарастания молнии находится в диапазоне от 1,2 мкс до 10 мкс (по существу, от 10% до 90%), а продолжительность находится в диапазоне от 50 до 1000 мкс (50% от пикового значения).С другой стороны, ESD — это событие гораздо меньшей продолжительности. Время нарастания составляет менее 1.0 нс. Общая продолжительность составляет примерно 100 нс.
Почему переходные процессы вызывают все большее беспокойство?
Миниатюризация компонентов привела к повышенной чувствительности к электрическим нагрузкам. Например, микропроцессоры имеют структуры и токопроводящие дорожки, которые не способны выдерживать высокие токи от переходных процессов электростатического разряда. Такие компоненты работают при очень низких напряжениях, поэтому нарушения напряжения необходимо контролировать, чтобы предотвратить прерывание работы устройства и скрытые или катастрофические отказы.
Чувствительные микропроцессоры сегодня преобладают в широком спектре устройств. Все, от бытовой техники, такой как посудомоечные машины, до промышленных устройств управления и даже игрушек, использует микропроцессоры для повышения функциональности и эффективности.
В большинстве автомобилей теперь также используется несколько электронных систем для управления двигателем, климатом, торможением и, в некоторых случаях, системами рулевого управления, тяги и безопасности.
Многие вспомогательные или вспомогательные компоненты (например, электродвигатели или аксессуары) в приборах и автомобилях представляют временные угрозы для всей системы.
Тщательная разработка схемы должна учитывать не только сценарии окружающей среды, но и потенциальные эффекты этих связанных компонентов. В таблице 2 ниже показаны уязвимости различных компонентных технологий.
| Тип устройства | Уязвимость (вольт) |
|---|---|
| VMOS | 30-1800 |
| МОП-транзистор | 100-200 |
| GaAsFET | 100-300 |
| СППЗУ | 100 |
| JFET | 140-7000 |
| КМОП | 250-3000 |
| Диоды Шоттки | 300-2500 |
| Биполярные транзисторы | 380-7000 |
| SCR | 680-1000 |
Таблица 2: Диапазон уязвимости устройства.
ESD (электростатический разряд)
Электростатический разряд характеризуется очень быстрым временем нарастания и очень высокими пиковыми напряжениями и токами. Эта энергия является результатом дисбаланса положительных и отрицательных зарядов между объектами.
Ниже приведены некоторые примеры напряжений, которые могут возникать в зависимости от относительной влажности (RH):
- Ходьба по ковру:
35 кВ при относительной влажности = 20%; 1.5 кВ при относительной влажности = 65% - Ходьба по виниловому полу:
12кВ при относительной влажности = 20%; 250 В при относительной влажности 65% - Рабочий у верстака:
6кВ при относительной влажности = 20%; 100 В при относительной влажности 65% - Виниловые конверты:
7 кВ при относительной влажности 20%; 600 В при относительной влажности 65% - Полиэтиленовый мешок, взятый со стола:
20кВ при относительной влажности = 20%; 1,2 кВ при относительной влажности = 65%
Обращаясь к таблице 2 на предыдущей странице, можно увидеть, что электростатический разряд, генерируемый повседневной деятельностью, может намного превзойти порог уязвимости стандартных полупроводниковых технологий.На рисунке 2 показана форма волны электростатического разряда, как определено в спецификации испытаний IEC 61000-4-2.
Индуктивное переключение нагрузки
Коммутация индуктивных нагрузок приводит к возникновению переходных процессов с высокой энергией, величина которых увеличивается с увеличением нагрузки. Когда индуктивная нагрузка отключена, коллапсирующее магнитное поле преобразуется в электрическую энергию, которая принимает форму двойного экспоненциального переходного процесса. В зависимости от источника эти переходные процессы могут достигать сотен вольт и сотен ампер с длительностью до 400 мс.
Типичные источники индуктивных переходных процессов:
- Генератор
- Двигатель
- Реле
- Трансформатор
Эти примеры чрезвычайно распространены в электрических и электронных системах. Поскольку размеры нагрузок меняются в зависимости от приложения, форма волны, продолжительность, пиковый ток и пиковое напряжение — все это переменные, которые существуют в реальных переходных процессах. После того, как эти переменные могут быть аппроксимированы, можно выбрать подходящую технологию подавления.
Рисунок 3. Автомобильная разгрузка
На рисунке 3 показан переходный процесс, который является результатом накопленной энергии в генераторе переменного тока автомобильной системы зарядки. Подобный переходный процесс также может быть вызван другими двигателями постоянного тока в автомобиле. Например, двигатели постоянного тока приводят в действие такие удобства, как электрические замки, сиденья и окна. Эти различные применения двигателя постоянного тока могут вызывать переходные процессы, которые столь же вредны для чувствительных электронных компонентов, как и переходные процессы, возникающие во внешней среде.
Переходные процессы, индуцированные молнией
Хотя прямой удар явно разрушителен, переходные процессы, вызванные молнией, не являются результатом прямого удара. Когда происходит удар молнии, это событие создает магнитное поле, которое может вызвать переходные процессы большой величины в близлежащих электрических кабелях.
На рис. 4 показано, как удар от облака к облаку повлияет не только на кабели RHead, но и на проложенные кабели. Даже при ударе на расстоянии 1 мили (1,6 км) в электрических кабелях может возникнуть напряжение 70 В.
Рис. 4. Удар молнии из облака в облако
На рис. 5 на следующей странице показан эффект удара облака о землю: эффект, вызывающий переходные процессы, намного больше.
Рис. 5. Удар молнии между облаками и землей
На рисунке 6 показана типичная форма волны тока для наведенных помех от молнии.
Рис. 6. Форма тестового сигнала пикового импульсного тока
Технологические решения для временных угроз
Из-за различных типов переходных процессов и приложений важно правильно согласовать решение по подавлению с различными приложениями.Littelfuse предлагает широчайший спектр технологий защиты цепей, чтобы гарантировать, что вы получите правильное решение для вашего приложения. Пожалуйста, обратитесь к нашей онлайн-библиотеке заметок по применению и заметок по дизайну для получения дополнительной информации о типичных проблемах проектирования, встречающихся на https://www.littelfuse.com.
Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF
О мире беспроводной связи RF
Сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.
Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP.В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.
Статьи о системах на основе Интернета вещей
Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.
В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей.
Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета.
• Система измерения столкновений
• Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей
• Система помощи водителю
• Система умной торговли
• Система мониторинга качества воды.
• Система Smart Grid
• Система умного освещения на базе Zigbee
• Умная парковка на базе Zigbee
• Система умной парковки на основе LoRaWAN
RF Статьи о беспроводной связи
В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. СПРАВОЧНЫЕ СТАТЬИ УКАЗАТЕЛЬ >>.
Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤
Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤
Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤
Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается структурная схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤
Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤
5G NR Раздел
В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д.
5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR
• Часть полосы пропускания 5G NR
• 5G NR CORESET
• Форматы DCI 5G NR
• 5G NR UCI
• Форматы слотов 5G NR
• IE 5G NR RRC
• 5G NR SSB, SS, PBCH
• 5G NR PRACH
• 5G NR PDCCH
• 5G NR PUCCH
• Эталонные сигналы 5G NR
• 5G NR m-последовательность
• Золотая последовательность 5G NR
• 5G NR Zadoff Chu Sequence
• Физический уровень 5G NR
• Уровень MAC 5G NR
• Уровень 5G NR RLC
• Уровень 5G NR PDCP
Учебные пособия по беспроводным технологиям
В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>
Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G.
Частотные диапазоны
руководство по миллиметровым волнам
Волновая рама 5G мм
Зондирование волнового канала 5G мм
4G против 5G
Испытательное оборудование 5G
Сетевая архитектура 5G
Сетевые интерфейсы 5G NR
канальное зондирование
Типы каналов
5G FDD против TDD
Разделение сети 5G NR
Что такое 5G NR
Режимы развертывания 5G NR
Что такое 5G TF
В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения,
Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы,
Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания,
MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном,
Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызовов и восходящая линия связи PS-вызовов.
➤Подробнее.
LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.
RF Technology Stuff
Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP диапазона 70 МГц в диапазон C.
для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO,
колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера
➤Конструкция RF-фильтра
➤Система VSAT
➤Типы и основы микрополосковой печати
➤ОсновыWaveguide
Секция испытаний и измерений
В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе
Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.УКАЗАТЕЛЬ испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M.
➤ Генерация и анализ сигналов
➤Измерения слоя PHY
➤Тест устройства на соответствие WiMAX
➤ Тест на соответствие Zigbee
➤ Тест на соответствие LTE UE
➤Тест на соответствие TD-SCDMA
Волоконно-оптическая технология
Оптоволоконный компонент , основные сведения, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель,
фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи.
Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи
➤APS в SDH
➤SONET основы
➤SDH Каркасная конструкция
➤SONET против SDH
Поставщики, производители радиочастотных беспроводных устройств
Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.
Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE
➤RF Циркулятор
➤RF Изолятор
➤Кристаллический осциллятор
MATLAB, Labview, встроенные исходные коды
Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW.
Эти коды полезны для новичков в этих языках.
ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL
➤Код MATLAB для дескремблера
➤32-битный код ALU Verilog
➤T, D, JK, SR триггеры labview коды
* Общая информация о здоровье населения *
Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь.
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга.
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома
Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.
RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи
Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения.
Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д.
СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR
➤5G NR ARFCN против преобразования частоты
➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa
➤LTE EARFCN для преобразования частоты
➤ Калькулятор антенн Яги
➤ Калькулятор времени выборки 5G NR
IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии
Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet,
6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ
➤EnOcean
➤Учебник по LoRa
➤Учебник по SIGFOX
➤WHDI
➤6LoWPAN
➤Zigbee RF4CE
➤NFC
➤Lonworks
➤CEBus
➤UPB
СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ
RF Wireless Учебники
Различные типы датчиков
Поделиться страницей
Перевести страницу
Купить ультрасовременный защитный диод для ваших нужд Бесплатный образец
Выбрать. защитный диод из огромной коллекции на Alibaba.com. Вы можете купить массив. защитный диод , включая, помимо прочего, светодиод, микрофон, выпрямитель, лазер, стабилитрон, триггер, Шоттки, SMD, энергосберегающий диод лампы. Вы можете выбрать. защитный диод с широким набором основных параметров, спецификаций и номиналов для ваших целей. Защитный диод
на Alibaba.com удобен в установке и использовании. Используемый пластик более высокого качества обеспечивает изоляцию, снижающую нагрев.Они доступны в кремнии и германии. Защитный диод используется в различных отраслях промышленности для различных электрических функций и датчиков. Они используются в инверторах, светодиодах, автомобильной электронике, потребительских товарах, USB 2.0 и USB 3.0, HDMI 1.3 и HDMI 1.4, SIM-карте, мобильной одежде, беспроводной связи, автомобильном генераторе и лазерной эпиляции. Они используются как выпрямитель, датчик света, излучатель света, для рассеивания нагрузки и т. Д. Различная физическая упаковка для. Защитный диод предлагается для монтажа на печатной плате, радиатора, проводного и поверхностного монтажа.Основные особенности. Защитный диод - это толстая медная опорная пластина, низкая утечка, высокая сила тока, низкое прямое падение напряжения, легирование золотом, низкое сопротивление инкрементному скачку напряжения, отличная зажимная способность, быстрое время отклика и т.