Защитные диоды супрессоры – Ограничительные диоды супрессоры. Супрессор обозначение, параметры и применение защитных диодов

Содержание

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.

Принцип работы супрессора:

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 >>

reom.ru

Подразделение защиты: TVS-диоды от Bourns

Поглощение и рассеивание энергии импульса помехи – основное назначение TVS-диодов, изделий, повсеместно применяемых в современной электронике. Компания Bourns предлагает широкую линейку TVS-диодов, – от классических до сверхмощных, – включая диоды и сборки в миниатюрных корпусах, адаптированные под высокоскоростные цифровые линии связи.

Минимизация энергопотребления и развитие коммуникационных возможностей электронных устройств остро поднимают проблематику уязвимости компонентов к воздействию наведенных импульсов помех, перенапряжений и электростатических разрядов. Импульсные микро- и наносекундные помехи, помимо всего прочего, имеют весьма неприятное свойство проникать через паразитную емкость дросселей, фильтров, трансформаторов в чувствительные узлы электронных схем и вызывать необратимые повреждения. Разработчики 70-х и 80-х годов могут вспомнить множество историй, когда на испытательных стендах или промышленных объектах велась настоящая борьба за живучесть электроники, которая, увы, не всегда заканчивалась положительно.

Это предопределило появление новых классов устройств – ограничителей напряжения, способных за короткий промежуток времени поглотить значительную энергию импульса помехи, ограничив напряжение на электронной схеме до безопасных значений.

TVS-диоды (Transient Voltage Suppressor) – полупроводниковые устройства, основное назначение которых – ограничивать напряжение на защищаемом участке электронной схемы до безопасных значений, при этом поглощая и рассеивая энергию импульса помехи. По принципу действия TVS-диоды похожи на традиционные стабилитроны, работают на обратной ветви вольтамперной характеристики, но предназначены для значительных импульсных нагрузок. Что, впрочем, не мешает в некоторых приложениях использовать TVS-диоды в качестве мощных стабилитронов, если не нужны малый температурный дрейф или малый разброс напряжений стабилизации. Принцип применения TVS-диода в качестве защитного элемента заключается в том, что он закрыт до момента воздействия помехи, и не участвует в работе схемы (емкостная составляющая не рассматривается, об этом – ниже). Другими словами, через него не протекают рабочие токи, температура p-n-перехода защитного диода равна температуре окружающей среды. Импульс перенапряжения вызывает лавинный пробой в структуре TVS-диода, через него протекает ток помехи, обусловленный эквивалентным сопротивлением источника помехи, при этом напряжение на диоде ограничивается в соответствие с его внутренней структурой. В результате защищаемый участок схемы не подвергается воздействию высокого напряжения, энергия помехи рассеивается. На рисунке 1 показан пример воздействия импульсной помехи на цепь, защищаемую TVS-диодом.

Рис. 1. Иллюстрация работы TVS-диода в цепи

Кроме нагрузки и ограничителя напряжения, в схеме показано также последовательное сопротивление (Rпосл.), которое почти всегда присутствует в реальных устройствах в виде предохранителя, контактного сопротивления разъема, внутриблочных соединений или специально установленного разработчиком резистора. Это сопротивление, наряду с эквивалентным сопротивлением источника помехи (в случае, когда этот параметр можно оценить, например в модели Human Body Model (рисунок 2), имитирующей заряд тела человека для электростатических разрядов), позволяет определить амплитуду тока через защитный диод и тем самым вычислить мощность, на которую следует выбирать элементы защиты.

Рис. 2. Human Body Model

Главная особенность TVS-диодов – экстремально высокое быстродействие[1], – фактически предопределила их области применения: защиту чувствительных к перенапряжению элементов схемы, где важно не допустить импульса помехи длительностью менее десятков наносекунд, при этом энергия помехи составляет сотни Вт. Это, в первую очередь, защита коммуникационных портов от статических разрядов, а также вторая или третья ступень комплексных схем защиты, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. Трехступенчатая схема защиты чувствительного элемента

В случае, когда требуется защита от электростатических разрядов, TVS-диоды подключаются без ограничительных последовательных резисторов, что важно для функционирования некоторых устройств, например, портов USB.

В случае проектирования схем защиты от импульсных помех, вызванных аварийными ситуациями, грозовыми разрядами, переходными процессами в линиях связи и так далее, приходится прибегать к дополнительным мерам, поскольку неопределенность с эквивалентным сопротивлением источника помехи значительно более высокая, чем в случае с электростатическим разрядом или мощность источника помехи значительно превосходит допустимую мощность защитных элементов. Например, при известной максимально допустимой амплитуде импульса перенапряжения устанавливаются последовательные резисторы, которые ограничивают ток через TVS-диод. Трехступенчатая схема защиты, показанная на рисунке 3, сочетает в себе газоразрядник, варистор и TVS-диод, что позволяет эффективно распределить энергию импульса помехи между защитными элементами. Наиболее короткий фронт импульса (1 нс) вызывает срабатывание TVS-диода, далее срабатывает варистор (25…100 нс), который, как правило, имеет более высокую рассеиваемую мощность, и основная энергия поглощается в газовом разряднике (скорость срабатывания 0,1…1 мкс).

Последовательные резисторы Rmov и Rtvs обеспечивают режим работы защитных элементов и последовательность их срабатывания. TVS-диод, являющийся третьей, самой быстродействующей ступенью, осуществляет «чистовое» ограничение импульса помехи. Конструкторы данных приборов стремились подчеркнуть данный параметр наряду со стремлением увеличить его пиковую нагрузочную способность. В результате из-за значительной площади кристалла электрическая емкость TVS-диода на порядок выше емкости типового стабилитрона.

С точки зрения ограничения импульсов данная особенность идет только на пользу – фактически, параллельно с быстродействующим полупроводником существует виртуальный высококачественный конденсатор, который дополнительно интегрирует короткие импульсные помехи. Это хорошо, когда речь идет о защите низкоскоростных линий связи или цепей питания. Но в защите нуждаются также и скоростные линии связи, для которых вносимая TVS-диодами емкость становится критичной.

Для этого производители предложили серии ограничителей напряжения с пониженной емкостью, но они, как правило, имеют небольшие значения пиковой рассеиваемой мощности. Если требуется защитить высокоскоростную линию более мощным супрессором, то применяются диодные и диодно-мостовые схемы, которые позволяют минимизировать влияние высокой собственной емкости защитного элемента на линию связи. Выбор диодов для мостовой схемы – отдельная задача для разработчика, поскольку, с одной стороны, диоды должны выдерживать большие импульсные токи и не уступать в быстродействии супрессору, с другой – иметь малую емкость перехода и малые значения токов утечки. Чаще всего в таких схемах применяются диоды Шоттки, что позволяет получить нужные характеристики, но требует дополнительного места на печатной плате. У некоторых производителей подобные решения оформлены в виде диодно-супрессорных сборок, специально предназначенных для защиты высокоскоростных цепей. Компания Bourns, например, предлагает сборки серии CDSOT236 для защиты портов Ethernet или HDMI, сборки серии CDDFN для USB3.0 и так далее.

Резюмируя вышесказанное, можно сформулировать алгоритм подбора TVS-диода для конкретного приложения.

Выбор номинала рабочего напряжения супрессора по действующему напряжению защищаемой цепи. В нормальном режиме работы супрессор закрыт, через него протекает только нормированный ток утечки, который не оказывает влияния на работу электронной схемы.

Определение пикового аварийного тока или пиковой аварийной мощности супрессора. Максимальный ток рассчитывается из анализа максимального напряжения источника импульсного воздействия и эквивалентного последовательного сопротивления. Если речь идет об электростатических разрядах, то используется Human Body Model или другая модель заряженного физического тела. Если расчет ведется относительно импульсов перенапряжения, то используются или данные об источнике помехи, или, если их нет – характеристики предыдущей ступени защиты, например, как на рисунке 3.

Определение времени воздействия аварийного тока. Пиковая мощность TVS-диодов напрямую зависит от времени воздействия импульса. Как правило, для получения оценки импульса воздействия достаточно руководствоваться стандартами по ЭМС [2].

Определение максимального напряжения ограничения TVS-диода. Ток помехи, амплитуда которого может достигать десятков, сотен, а иногда и тысяч ампер, вызывает всплеск на защитном диоде, который может в разы превышать его номинальное рабочее напряжение. Максимальное напряжение ограничения должно быть безопасным для защищаемой схемы.

Определение максимальной емкости схемы защиты. Подробная методика расчета схем защиты на основе TVS приведена в [5].

Компания Bourns, как один из ведущих мировых производителей компонентов защиты цепей, предлагает широкий выбор TVS-диодов, позволяющих строить схемы защиты, удовлетворяющие требования таких стандартов как ГОСТ Р 51317.4.2-2010 (МЭК 61000-4-2:2008), ГОСТ Р 51317.4.4-2007 (МЭК 61000-4-4:2004), ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95).

Это и диоды в корпусах SMA, SMB, SMC, которые де-факто являются индустриальным стандартом, и диоды и сборки, предназначенные для экономии площади на печатной плате, и интегрированные решения для различных применений в промышленной и бытовой электронной технике. На рисунке 4 приведена удобная диаграмма для первоначального выбора супрессора от Bourns.

Рис. 4. Диаграмма для выбора супрессора производства Bourns

Серии SMAJ, SMBJ, SMCJ

Рис. 5. Внешний вид корпуса TVS-диодов серий SMA, SMB, SMC

Дискретные защитные диоды SMAJ, SMBJ и SMCJ в корпусах для поверхностного монтажа появились одними из первых, нашли широкое применение в различных изделиях и по праву считаются промышленным стандартом. Их можно встретить на входах/выходах источников питания, в схемах защиты телекоммуникационного оборудования, в барьерах искрозащиты, в блоках грозозащиты и так далее. Внешний вид корпусов TVS-диодов серий SMAJ, SMBJ и SMCJ показан на рисунке 5.

Диоды серии SMAJ при компактных размерах позволяют рассеивать 400 Вт пиковой мощности в течение 1 миллисекунды, рассчитаны на 1 Вт статической нагрузки, соответствуют требованиям стандартов ЭМС [Р МЭК 4-2, 4-4, 4-5].

Серия SMBJ – более мощная, чем SMAJ, TVS-диоды этой серии позволяет рассеивать 600 Вт пиковой мощности в течение 1 миллисекунды, и до 5 Вт – в статическом режиме.

Серия SMCJ – еще более мощная. Она позволяет рассеивать 1500 Вт пиковой мощности в течение 1 миллисекунды, и до 5 Вт – в статическом режиме.

Усредненные характеристики этих серий приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики TVS-диодов серий SMAJ, SMBJ, SMCJ

НаименованиеРабочее напряжение VRWM, ВМинимальное напряжение срабатывания VBR, ВЭнергия рассеяния Ppk, ВтПиковый ток перегрузки IRSM, АРабочая
температура, °С
ОднонаправленныеДвунаправленные
SMAJx.xASMAJx.xCA5…4956,4…52240043,5…0,5-55…150
SMBJx.xASMBJx.xCA60065,3…0,8
SMCJx.xASMCJx.xCA1500163…2

Главное преимущество серий SMAJ, SMBJ и SMCJ – достаточно высокая пиковая мощность, позволяющая эффективно применять их для защиты от импульсов помех с высокими значениями энергии. Кроме того, значительная мощность рассеивания в статическом режиме позволяет использовать один и тот же TVS-диод еще и для защиты от «медленных» перегрузок – неисправностей источников питания, аварийных изменений напряжения питающей сети, а также применять плавкие и полимерные предохранители, время срабатывания которых может измеряться секундами. Неприятная особенность таких супрессоров – высокая электрическая емкость. Для низковольтных диодов ее значение может достигать 3000 пФ, для высоковольтных – 20 пФ. Двунаправленные версии имеют емкость примерно на 40% меньше однонаправленных аналогов.

Серия CDSOD323

С развитием мобильной и портативной техники производители начали борьбу как за снижение паразитной емкости, так и за степень интеграции полупроводниковых схем. Компания Bourns выпустила линейку TVS-диодов CDSOD323, упакованную в корпуса формата SOD-323. Это позволило значительно сэкономить место на печатной плате. Несмотря на скромные размеры, серия обладает значительной пиковой импульсной мощностью в 350 Вт (некоторые модели – до 500 Вт), и соответствует стандартам ЭМС (Р МЭК 4-2, 4-4, 4-5). Правда, по сравнению с сериями SMA, SMB и SMBJ, мощность которых нормирована на время в 1 мс, импульсная мощность CDSOD323 приведена ко времени действия стандартного импульса 8/20 мкс [6, 7].

Рис. 6. Структурная схема и внешний вид CDSOD323-TxxLC и CDSOD323-TxxC

Часть номенклатуры CDSOD323 обладает малой емкостью и специально адаптирована для линий передачи данных, например, CDSOD323-TxxLC. Типовая емкость диодов составляет примерно 1 пФ, что позволяет применять CDSOD323-TxxLC для защиты цепей HDMI 1.4, DVI, USB 3.0, микросхем памяти и портов подключения SIM-карт. Серия рассчитана на рабочие напряжения 5…24 В и воздействие статического разряда до 30 кВ. Также, с точки зрения емкости, интересна серия CDSOD323-TxxC. Этот параметр у нее составляет порядка 3 пФ, а рабочее напряжение – 3…24 В. Рассчитана данная серия на воздействие статического разряда до 30 кВ. Эти сборки с успехом применяются для защиты портов ввода-вывода, USB, мобильных устройств и тому подобного. Внутренняя структурная схема и внешний вид ограничителей напряжения серий CDSOD323-TxxLC и CDSOD323-TxxC показаны на рисунке 6, а обобщенные характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики серий CDSOD323-TxxLC и CDSOD323-TxxC

НаименованиеРабочее напряжение VRWM, ВМинимальное напряжение срабатывания VBR, ВЭнергия рассеяния Ppk, ВтЕмкость на 1 МГц C, пФESD-защита, кВРабочая
темп-ра, °С
ОднонаправленныеДвунаправленные
CDSOD323-TxxLCDSOD323-TxxLC5…246…26,7350/2501до 30-55…150
CDSOD323-TxxCDSOD323-TxxC3,3…244…26,73503
CDSOD323-T12C-DSL1213
CDSOD323-T24C-DSL2426,7

В линейке представлены также специализированные диоды CDSOD323-TxxC-DSL. Это серия двунаправленных диодов, состоящая всего из двух позиций – на 12 и 24 В – предназначенных для защиты линий VDSL, модемов, роутеров. Серия характеризуется малой емкостью (3 пФ) и очень малым током утечки (1 нА).

Серия CDSOT23

Дальнейшая миниатюризация современной аппаратуры явилась причиной размещения защитных диодов в другом популярном типе корпуса – SOT-23. Согласно стандарту JEDEC, данный корпус может иметь модификации на 3, 5, 6 и 8 выводов, что позволяет использовать его для широкого круга задач. Компания Bourns выпускает линейку сборок TVS-диодов в корпусах SOT-23 различной конфигурации и различного функционального назначения. Например, сборка CDSOT23-SM712 имеет всего одну модификацию, но позволяет строить схемы защиты на напряжение 7 или 12 В за счет использования несимметричных супрессоров в своей структуре.

Схема и внешний вид сборки показаны на рисунке 7.

Рис. 7. Схема и внешний вид CDSOT23-SM712

Характеристики CDSOT23-SM712 приведены в таблице 3.

Таблица 3. Характеристики TVS-диодов CDSOT23-SM712

ПараметрСимволЗначение
Энергия рассеяния, ВPpk400
Рабочее напряжение, ВВыводы 3-1 и 3-2Vwm7
Выводы 1-3 и 2-312
Минимальное напряжение срабатывания, ВВыводы 3-1 и выводы 3-2VBR7,5
Выводы 1-3 и выводы 2-313,3
Максимальный ток утечки, мкАВыводы 3-1 и выводы 3-2ID20,0
Выводы 1-3 и выводы 2-31,1
Максимальная емкость канала на 1 МГц, пФВыводы 3-1 и выводы 3-2CD75
Выводы 1-3 и выводы 2-3
ESD, согласно IEC 61000-4-2, кВМинимальный контактный разрядESD±8
Максимальный контактный разряд±30
Минимальный воздушный разряд±15
Максимальный воздушный разряд±30
Рабочая температура, °СТopr-55…150

Сборка CDSOT23-SRV05-4 предназначена для защиты четырех линий ввода-вывода или цифрового интерфейса. Содержит в себе диодную схему и один супрессор, который ограничивает выбросы напряжения. За счет низкой емкости (3,5 пФ) может применяться для защиты цепей USB 2.0, Ethernet 10/100/100 Base T, DVI.

Схема и внешний вид CDSOT23-SRV05-4 приведены на рисунке 8.

Рис. 8. Схема и внешний вид CDSOT23-SRV05-4

Характеристики CDSOT23-SRV05-4 приведены в таблице 4.

Таблица 4. Характеристики TVS-диодов CDSOT23-SRV05-4

ПараметрСимволЗначение
Пиковый импульсный ток при tp = 8/20 мкс, АIPP30
Пиковая импульсная мощность при tp = 8/20 мкс, ВтPPP500
Рабочее напряжение, ВVWM5
Минимальное напряжение срабатывания, ВVBR6
Ток утечки, мкАIL5
Емкость, пФCj(SD)3,5
ЭСР, согласно IEC 61000-4-2, кВКонтактный разрядESD8
Воздушный разряд15
НИП, согласно IEC 61000-4-4 5/50 мкс, АEFT40
Рабочая температура, °СТopr-55…150

В характеристиках сборки CDSOT23-SRV05-4 производитель указывает параметры, относящиеся к защите от наносекундных импульсных помех (НИП), что может быть полезным при проектировании устройств в соответствии со стандартами по электромагнитной совместимости.

Сборка CDSOT236-0504C имеет внутреннюю структуру, аналогичную CDSOT23-SRV05-4, и также предназначена для защиты высокоскоростных портов в соответствии с требованиями ЕСР (согласно IEC 61000-4-2), НИП (согласно IEC 61000-4-4) и МИП (согласно IEC 61000-4-5). Главная особенность данного изделия – низкие значения параллельной и межканальной емкостей. Характеристики CDSOT236-0504C приведены в таблице 5.

Таблица 5. Характеристики CDSOT236-0504C

ПараметрСимволЗначение
Пиковый импульсный ток при tp = 8/20 мс, АIPP5,5
ESD, согласно IEC 61000-4-2, воздушный разряд для выводов I/O, кВVESD_IO15,0
ESD, согласно IEC 61000-4-2 контактный разряд для выводов I/O, кВ8,0
ESD, согласно IEC 61000-4-2 воздушный и контактный разряды для выводов VCC to GND, кВVESD_VCC30,0
Максимальное рабочее напряжение, ВVRWM5,0
Минимальное напряжение срабатывания, ВVBR6,0
Максимальный ток утечки VRWM, мкАIL2,0
Максимальный ток утечки канала VRWM, мкАICD1,0
Максимальная емкость канала на 1 МГц, пФCIN1,2
Максимальная межканальная емкость на 1 МГц, пФCCROSS0,12
Максимальный разброс емкости канала на 1 МГц, пФΔCIN0,05
Рабочая температура, °СТopr-55…150

 

Серия PTVS

TVS-диоды из серии PTVS (Power TVS) – это сильноточные двунаправленные ограничители напряжения, предназначенные для установки на шины питания постоянного или переменного токов большой мощности. Диоды PTVS ранжируются по мощности и имеют корпуса как для установки в отверстия, так и для поверхностного монтажа, при этом выпускаются всего на два рабочих напряжения: 58 и 76 В. Характеристики диодов серии PTVS приведены в обзорной таблице 6.

Таблица 6. Характеристики PTVS

НаименованиеОписаниеПиковое рабочее напряжение VWM, ВМаксимальный пиковый ток IPPM, A
PTVS3-xxxC-THPTVS
(высокотемпературная серия повышенной мощности)
58…763000
PTVS6-xxxC-TH6000
PTVS10-xxxC-TH10000
PTVS15-xxxC-TH15000
PTVS3-xxxC-SH3000
PTVS10-xxxC-SH10000
PTVS15-xxxC-SH15000

Линейка PTVS соответствует стандарту Р МЭК 4-5 в части требований по устойчивости к воздействию импульса тока 8/20 мкс.

 

Заключение

Сегодня сложно представить себе серьезное электронное устройство, коммуникационные порты и система питания которого не защищены ограничителями напряжения. TVS-диоды за последние два десятилетия стали обязательными элементами бытовой, промышленной, медицинской, измерительной и прочей аппаратуры.

Компания Bourns предлагает широкую линейку TVS-диодов, – от классических до сверхмощных, – включая диоды и сборки в миниатюрных корпусах, адаптированные под высокоскоростные цифровые линии связи. Продукция компании полностью соответствует стандартам ЭМС. Наиболее популярные артикулы TVS-диодов производства Bourns поддерживаются на складах официального дистрибьютора – компании КОМПЭЛ. С получением статуса официального партнера складская программа КОМПЭЛ по всем продуктам Bourns будет расширяться, что сделает технологические достижения Bourns доступнее для отечественных разработчиков.

 

Литература

  1. В.Колосов, В. Мухтарулин. Устранение недопустимых воздействий на электронную аппаратуру из сетей электропитания. СТА, №2/2001.2. ГОСТ Р 51317.4.2-2010 (МЭК 61000-4-2:2008).
  2. ГОСТ Р 51317.4.2-2010 (МЭК 61000-4-2:2008)
  3. ГОСТ Р 51317.4.4-2007 (МЭК 61000-4-4:2004).4. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95)
  4. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95)
  5. А.Кадуков. Выбор и применение полупроводниковых TVS-диодов TRANSZORB. КиТ, №3/2001.
  6. CDSOD323-TxxC. Data sheet.
  7. CDSOD323-TxxLC. Data sheet.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

Наши информационные каналы

Метки: BOURNS, TVS-диоды, НЭ, Публикации

О компании Bourns

Компания была основана супругами Marlan и Rosemary Bourns в 1947 году и начала свою деятельность в их маленьком гараже в Калифорнии, США. Изобретение одного из первых в мире миниатюрных потенциометров было стимулом к превращению их крошечного бизнеса в глобальную корпорацию, производящую целый спектр продуктов, которые влияют почти на каждый аспект современной электронной промышленности. В 1952 году Bourns запатентовал первый в мире подстроечный потенциометр под торговой маркой Trimpot®. …читать далее

www.compel.ru

Защитные диоды — супрессоры для защиты от перенапряжений

Мы надеемся, что вся информация, представленная в каталоге, будет полезна и производителям промэлектроники, и сервисным центрам, и радиолюбителям.

Информация по размерам контактных площадок электронных компонентов, применяемых для разработки, сборки и монтажа печатных плат, находится в разделе Печатные платы.

Маркировка защитного диода Структура защитного диода Пиковая мощность защитного диода Рабочее напряжение защитного диода Мин. напряжение открытого диода Макс. напряжение открытого диода Макс. ток утечки Макс. напряжение ограничения Пиковый ток защитного диода Корпус защитного диодаСкладЗаказ
P4SMAJ5.0A униполярный 400 Вт 5 В 6,4 В 7,55 В 1,6 мА 9,6 В 41,6А SMA
P4SMAJ5.0CA биполярный 400 Вт 5 В 6,4 В 7,25 В 1,6 мА 9,2 В 43,5А SMA
P4SMAJ14A униполярный 400 Вт 14 В 15,6 В 17,9 В 1 мкА 23,2 В 17,2А SMA
1.5SMC16A униполярный 1500 Вт 12,9 В 14,4 В 17,6 В 1 мкА 22,5 В 67А SMC
1.5SMC18A униполярный 1500 Вт 15,3 В 17,1 В 18,9 В 1 мкА 25,2 В 59,5А SMC
1.5SMCJ28A униполярный 1500 Вт 28 В 31,1 В 35 В 1 мкА 45,4 В 33А SMC
Купить
Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 330 мм по 3000 защитных диодов 1,5SMCJ14A и по 7500 защитных диодов P4SMAJ.

Диапазон рабочих температур: -55…+150°C


Назначение TVS диодов


Маркировка TVS диодаПрименение TVS диодов
P4SMAJ5.0Aуниполярные, для защиты 5В цепей питания постоянного тока
P4SMAJ5.0CAбиполярный, для цепей переменного тока или сигналов
P4SMAJ14A 1.5SMC16Aуниполярные, для 12В цепей стабилизированого питания постоянного тока
1.5SMC18Aуниполярные, для защиты 12В цепей питания при использование бортовой сети автомобиля
1.5SMCJ28Aуниполярные, для защиты 24В цепей питания при использование бортовой сети автомобиля

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 SMA

Технические характеристики защитных диодов в SMC

Производитель TVS диодов супрессоров — PANJIT.

Электронный каталог Корзина

Корзина пуста

www.smd.ru

мир электроники — Супрессор

Электронные компоненты 

материалы в категории

Что такое супрессор

Супрессор это одна из разновидностей полупроводниковых диодов.
А по своим функциям он больше всего похож на стабилитрон: он так-же открывается при определенном напряжении.

Супрессоры 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. На промышленных предприятиях комплексная защита имеется, но 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.

Наименование TVS-диод переводится как Vransient Voltage Suppressor: полупроводниковый ограничитель напряжения.

Обозначение супрессора на схемах

Супрессоры имеют некоторые разновидности, а именно: они могут быть однонаправленными и двунаправленными. А на электрических схемах супрессоры обозначаются так: 

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 какIPP (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 супресоров

ВАХ ограничительных диодов выглядят так:
Для однонаправленного супрессора


Для 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.

Схемы включения супрессоров

Одна из возможных схем включения супрессора:


В данном случае получается так: ограничительный диод (супрессор) VD1 установлен между двумя источниками напряжения. В случае возникновения большого импульса хотя-бы на одном входе он пробивается что приведет к перегоранию предохранителей F1 или F2. В промышленной радиоаппаратуре роль предохранителей могут исполнять низкоОмные керамические резисторы

radio-uchebnik.ru

Радио для всех — Супрессор (TVS)

 

 

Супрессор или диод TVS — подавитель переходного напряжения

 

Зажимное устройство, которое ограничивает переходные скачки напряжения через низкий импеданс, приводит к разрушению прочного кремниевого PN-перехода. Используются для защиты чувствительных компонентов от электрического перенапряжения, например, вызванных ударами молнии, переключением индуктивной нагрузки и электростатическим разрядом (ESD). Для выбросов высоких энергий используют газовые разрядники и защитные тиристоры. Для помех средней и малой мощности применяют TVS-диоды.

 

Преимущества диодов TVS в приложениях защиты цепей

 

— Широкие требования к диапазону рабочих температур от 400 Вт до 10 кА

— Быстрая реакция: 1-5 нс

 

Создали их в связи с потребностями в защите цепей в систем общей электроники.

 

Для чего?

 

— Резкое изменение электрического состояния любой схемы может вызвать генерирование переходного напряжения из энергии, сохраненной в ее индуктивности и емкости. Скорость изменения тока в катушке будет создавать коммутируемое индуцированное переменное напряжение.

— Подача питания на первичный трансформатор

Когда трансформатор находится под напряжением в пике напряжения питания, соединение этой ступенчатой ​​функции напряжения с паразитной емкостью и индуктивностью вторичной обмотки может генерировать колебательное переходное напряжение с максимальной амплитудой до удвоенного нормального пикового вторичного напряжения.

— Отключение питания первичной обмотки трансформатора

Отключение первичной цепи трансформатора вызывает экстремальные переходные процессы напряжения. Частоты переходных процессов, часто превышающие нормальное, наблюдались в силовых полупроводниках, когда происходит такой тип переключения.

— Неисправность с индуктивным источником питания

Если короткое замыкание происходит в любой энергосистеме, устройства, параллельные нагрузке, могут быть уничтожены, когда плавкий предохранитель не справляется.

— Переключение дуги

Когда ток в индуктивном контуре прерывается контактором, индуктивность пытается поддерживать свой ток, заряжая паразитную емкость.

 

Типичный метод защиты цепи диодом TVS

 

 

— Устройство используется в обратном направлении пробоя.

— Устройство включается, когда переходное напряжение превышает VBR (Напряжение обратного пробоя).

— Устройство остается в состоянии с высоким импедансом, а напряжение ниже VBR.

 

Для однонаправленного TVS -диода анод устройства должен быть заземлен, а катод подключен непосредственно к защищаемой линии. Когда положительный импульс подается на схему, диод TVS включается (инверсное лавинообразное состояние). Уровень выходного напряжения определяется спецификацией Vc диода TVS (в диапазоне от 3 до 200 вольт)

 

 

Когда на схему подается отрицательный импульс, включается диод TVS (положительное проводящее состояние PN-перехода). Уровень выходного напряжения определяется прямым смещающим напряжением PN-перехода (в диапазоне от 0 до 2 вольт).

 

Однонаправленный супрессор

 

Vc (напряжение зажима)

Напряжение на диоде TVS на IPP (пиковый импульсный ток)

VBR (обратное напряжение пробивания)

 

 

Напряжение, при котором диод включается (проводящее состояние)

VRWM (Напряжение обратного отключения)

Напряжение, при котором диод выключается (состояние высокого импеданса)

 

Электрические характеристики диода TVS

 

Максимальная пиковая мощность импульса (PPPM)

 

Максимальная пиковая импульсная мощность — это неповторяющаяся мощность, рассеиваемая в диоде TVS для определенного импульса

 

 

Пиковая импульсная мощность

 

 

Максимальная пиковая импульсная мощность определяется путем подачи сигнала двойного экспоненциального тока на диод TVS. Типичная форма волны, используемая для тестирования, — 8×20µs и 10×1000 µs.

 

Конструкции супрессоров

 

 

Двухполярный и однополюсный чип TVS

 

Эпоксидный компаунд

Свинцовая рамка

Ni / Au покрытие и припой

Стеклянная пассивация

Кремниевый чип

 

Цвет-название материала

 

Сечение аксиального типа

 

Поперечное сечение поверхностного типа

 

Примеры применения диодов TVS

 

 

Защита питания D.C.

 

Линейная защита D.C.

 

Ограничение электромагнитных помех

 

Защита питания A.C.

 

 

Предельный ограничитель реле и контактора

 

 

Защита линий связи

 

 

Защита операционных усилителей (OpAmp)

 

Шина данных микропроцессора

 

Входные силовые линии микропроцессора

 

Сравнительная таблица устройств подавления переходных процессов

 

 

Типичная диаграмма кодировки номеров диодов TVS

 

 

 

 

Так они выглядят в реале

 

 

OK Junradio

 

   

www.junradio.com

Радио для всех — Стабилитрон,симистор, динистор и супрессор

 

 

 

Зенеровский диод или стабилитрон — сильно легированный кремниевый кристаллический диод, который пропускает ток в прямом направлении так же, как идеальный диод. Он также позволяет току протекать в обратном направлении, когда напряжение превышает определенное значение, известное как напряжение пробоя. Напряжение пробоя также известно как напряжение колена Зенера.

 

 

Устройство назвали в честь американского физика Кларенса Зенера, который описал свойство разрушения электрических изоляторов.

 

 

Устройство состоит из обращенного смещенного, сильно легированного диода pn-перехода, работающего в области пробоя. Обычные диоды и выпрямители никогда не работают в области пробоя, но диод Зенера можно безопасно использовать в этой точке.

 

Работа зенеровского диода

Когда обратное напряжение, приложенное к диоду Зенера, увеличивается, оно достигает напряжения пробоя, при котором ток Зенера увеличивается до большого значения. В области пробоя дальнейшее увеличение обратного напряжения не будет увеличивать напряжение на диоде Зенера, оно только увеличивает ток. Таким образом, постоянное напряжение, называемое стабилитронным напряжением (V z ), сохраняется на диоде Зенера при изменении напряжения питания. Следовательно, он действует как регулятор напряжения.

Обратная характеристика получена путем принятия обратного напряжения вдоль оси X и обратного тока вдоль -ve Y-оси. Когда обратное напряжение достигает определенного значения, обратный ток увеличивается до большого значения, но напряжение на диоде остается постоянным. Это напряжение пробоя V z .

Обычный обратный смещенный диод при воздействии его пробивного напряжения допускает значительное количество тока. Но когда это обратное напряжение пробоя превышает, диод испытывает лавинный пробой. Лавинный пробой — это форма проводимости электрического тока, которая позволяет пропускать очень большой ток через хорошие изоляторы . Это может повредить обычный диод. Зенеровский диод обладает теми же свойствами, за исключением того, что зенеровский диод разработан с уменьшенным пробивным напряжением. В отличие от обычного диода, стабилитрон имеет контролируемый пробой.

При приложении достаточного обратного смещения, как при обратном напряжении, валентные электроны в атомах полупроводников освобождаются под действием приложенного напряжения. Если приложенное напряжение является достаточно отрицательным, электроны, ускоряемые электрическим полем, освобождают другие электроны, вызывая цепную реакцию, приводящую к повышению тока.

Разбивка вызвана двумя эффектами: эффектом Лавины и эффектом Зинера. Эффект зенера доминирует в напряжениях до 5,6 вольт, и эффект лавинного излучения преобладает над этим. Они оба являются похожими эффектами, разница в том, что эффект зенера является квантовым явлением, а лавинный эффект — движение электронов в валентной зоне, как в любом электрическом токе. Лавинный эффект также позволяет увеличить ток через диод, чем эффект зенера. График ниже будет наглядно демонстрировать разницу между лавинным эффектом и эффектом зенера.

Зенеровские диоды обычно используются в качестве регуляторов напряжения в цепях, поскольку, как видно из графика, очень мало вариаций напряжения по сравнению с увеличением тока. И наоборот, очень небольшие изменения напряжения могут вызвать очень большие изменения тока. Зенеровские диоды можно также использовать в устройствах защиты от перенапряжений, которые мы прикрепляем к нашим холодильникам и телевизорам, чтобы защитить их от колебаний напряжения.

Читаем далее по теме

 

Условные обозначения диодной группы

Супрессор

Варистор

Тиристор

Симистор

Динистор

 

 

 

www.junradio.com

Супрессор | Компьютерные и радио детали

Обозначение, параметры и применение защитных диодов

Защитный диод (супрессор) 1.5KE15CA 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.

Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (Transient Voltage Suppressor). 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 (ака 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.

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 наноситься вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.

Основные электрические параметры супрессоров.

Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.

ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)

ВАХ 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.

acheese.ru