Slāpētāja aizsargdiodi var saukt par fiksējošo zenera diodi, TVS diodi, transilu, sprieguma ierobežotāju utt. Slāpētājus plaši izmanto komutācijas barošanas blokos, kur tie veic pārsprieguma aizsardzības funkciju komutācijas barošanas avota defektu gadījumā. Šajā rakstā mēs detalizēti iepazīsimies ar šīs diodes darbību, izpētīsim tās darbības principu, kā arī sapratīsim, kādām shēmām un kādiem mērķiem tā kalpo.

Šim aizsargājošajam pusvadītājam ir interesants nelineārs strāvas-sprieguma raksturlielums. Ja impulsa amplitūda pārsniedz atsauces datus, tas pāries lavīnas sadalījuma režīmā. Tas ir, slāpētājs ierobežos elektrisko impulsu līdz pases vērtībai, un pārpalikums caur to plūdīs zemē.

TVS diode var būt viena gala vai līdzsvarota. Pirmie tiek izmantoti darbam tikai tīklos līdzstrāva, jo darba stāvoklī tie pieļauj strāvu tikai vienā virzienā. Simetriskie slāpētāji laiž strāvu abos virzienos, un tāpēc tie spēj darboties tīklos maiņstrāva. Uzstādot parastās diodes, ķēdē ir iekļauts asimetrisks aizsargierobežotājs pretējā virzienā, tas ir, anods ir savienots ar negatīvo kopni, bet katods - ar pozitīvo.

Ieejas līmeņa paaugstināšanās gadījumā aizsargājošais pusvadītājs ļoti īsā laikā krasi samazina savu iekšējo pretestību. Strāva ķēdē strauji palielinās, un drošinātājs izdeg. Tā kā slāpētājs darbojas gandrīz uzreiz, galvenajai ķēdei nav laika izdegt. TVS diožu atšķirīgā iezīme tiek uzskatīta par ļoti zemu reakcijas laiku uz sprieguma līmeņa pārsniegšanu.

Galvenā elektriskie parametri slāpētāji

U paraugi (AT)- pārrāvuma spriegums. Atsaukts atsevišķās atsauces grāmatās kā VBR. Pie šī sprieguma diode strauji atveras un noved pie potenciāla kopīgs vads.
Es arr. (µA)Šī ir maksimālās reversās noplūdes strāvas vērtība. Tas ir diezgan mazs un gandrīz neietekmē ierīces darbību. (I R)
U arr. (AT)- pastāvīgs apgrieztais spriegums. (V RWM). U robeža imp. (AT)– ierobežojuma maksimālais impulsa spriegums. (V CL vai V C — maks.) Es ierobežoju. maks. (BET) ir maksimālā maksimālā impulsa strāva. (IPP). Tas stāsta par strāvas impulsa maksimālo vērtību, ko aizsargdiode var izturēt bez iznīcināšanas. Jaudīgiem slāpētājiem šī vērtība var sasniegt pat vairākus simtus ampēru.
P imp. (vats) ir maksimālā pieļaujamā impulsa jauda.

Milzīgu slāpētāju mīnusu var uzskatīt par spēcīgu maksimālās impulsa jaudas atkarību no impulsa ilguma. TVS diodes ir pieejamas dažādos jaudas līmeņos. Taču, ja ar šiem rādītājiem nepietiek, tad jaudu var palielināt, savienojot virknē vairākus pusvadītājus. Tātad, kad divi ir savienoti, to kopējā jauda dubultojas.

Ierobežojošas diodes var izmantot arī kā Zener diodes. Bet, lai šādā veidā iekļautu ķēdē TVS diodes, ir jāpārbauda atsauces dati par maksimālās jaudas izkliedes vērtībām, kā arī dinamisko pretestību maksimālo un minimālo iespējamo strāvu apstākļos.

Slāpētājus raksturo augsts veiktspējas līmenis. To reakcijas laiks ir tik īss, ka "sliktajiem" strāvas impulsiem nav laika radīt iekārtas bojājumus.

Elektronikas aizsardzība pret pārspriegumu un spēcīgiem traucējumiem ir svarīga problēma ne tikai īpašam aprīkojumam, bet arī rūpniecībai, vadu tīkli un datortehnoloģiju, sakaru un plaša patēriņa elektronikas ierīces. Šo problēmu diezgan vienkārši atrisina ar slāpētāju palīdzību - TVS diodes (sprieguma ierobežotāji), varistoriem, TVS-tiristori un novadītājiem un ar sprieguma ierobežotāju palīdzību uz parastajām diodēm. Šeit es runāšu par TVS diožu izmantošanu un dažām dzirksteļu spraugām.

TVS diodes(slāpētāji)- pusvadītāju diodes, kas ļauj ierobežot pārsprieguma pārspriegumus, kuru amplitūda pārsniedz diodes lavīnas pārrāvuma spriegumu. Šos pārspriegumus izraisa ārēja ietekme, piemēram: elektrostatiskā izlāde (ESD), zibens, induktīvās slodzes pievienošana utt.

Statiskā elektrība – parādība, kurā uz dielektriķu, vadītāju un pusvadītāju virsmas un tilpumā rodas un uzkrājas brīvs elektriskais lādiņš. Parasti neuzlādētiem atomiem ir vienāds pozitīvo un negatīvo elektronu skaits, tiek uzskatīts, ka elektriski lādētos objektos ir mazs vai pārmērīgs elektronu skaits. Punktu elektrisko lādiņu mijiedarbību apraksta Kulona likums.

Uzplūstot uz metāla konstrukcijām (arī iezemētām), īslaicīgi palielinās spriegums uz metāla konstrukcijām, vadītājiem, elektronisko shēmu elementiem. Šis pieaugums var būt daudzkārt lielāks nekā elektronisko shēmu barošanas spriegums.

pārejas process – elektriskajā ķēdē parādība, kas rodas, pārejot no viena elektriskās ķēdes darbības režīma uz citu, kas atšķiras no iepriekšējā ķēdē darbojošā sprieguma amplitūdas, fāzes, formas vai frekvences, parametru vērtībām vai frekvences. ķēdes konfigurācija.

Statiskā lādiņa atklāšanas vēsture un tā izcelsme

Elektrisko lādiņu mijiedarbības likumu atklāja Čārlzs Augustins de Kulons 1785. gadā. Tomēr 11 gadus pirms sava likuma atklāšanas un formulēšanas Henrijs Kavendišs izveidoja lādiņu mijiedarbības modeli, taču viņa pētījuma rezultāti netika publicēti un ilgu laiku palika nezināmi. Dielektriķu elektrifikācija ar berzi var notikt, saskaroties divām atšķirīgām vielām atomu un molekulāro spēku atšķirību dēļ (sakarā ar atšķirīgu elektronu darba funkciju no materiāliem). Šajā gadījumā elektronu (šķidrumos un gāzēs arī jonu) pārdale notiek, veidojoties elektriskiem slāņiem ar pretējām elektrisko lādiņu pazīmēm uz saskares virsmām. Faktiski vienas vielas atomi un molekulas atdala elektronus no citas vielas. Iegūtā saskarsmes virsmu potenciālu starpība ir atkarīga no vairākiem faktoriem - materiālu dielektriskajām īpašībām, to savstarpējā spiediena vērtības saskarsmē, šo ķermeņu virsmu mitruma un temperatūras, klimatiskajiem apstākļiem. Ar sekojošu šo ķermeņu atdalīšanu katrs no tiem saglabā savu elektrisko lādiņu, un, palielinoties attālumam starp tiem, pateicoties lādiņu atdalīšanas darbam, potenciālu starpība palielinās un var sasniegt desmitiem un simtiem kilovoltu.
Elektriskās izlādes var savstarpēji neitralizēt, pateicoties noteiktai mitra gaisa elektrovadītspējai. Ja gaisa mitrums pārsniedz 85%, statiskā elektrība praktiski nenotiek.

Statiskā elektrība mums apkārt

Apkārtējā vide ir ļoti piesārņota ne tikai ar putekļiem, ķīmiskajiem elementiem no rūpnieciskajām emisijām, bet arī ar elektrisko lādiņu radītiem traucējumiem. Elektrisko troksni, kas mūs ieskauj, rada atmosfēras parādības un rūpnieciskās ierīces.

Statiskā elektrība dabā

Elektrostatiskās parādības ir sastopamas mums visapkārt. Pirmo reizi šķidruma elektrizēšanās drupināšanas laikā tika pamanīta netālu no Šveices ūdenskritumiem 1786. gadā, šo parādību sauca par baloelektrisko efektu. Uzlādēto gaisu pie ūdenskritumiem pārraida mikroskopiski ūdens pilieni un molekulārie kompleksi, kas, sasmalcinot, atraujas no ūdens virsmas un tiek aiznesti apkārtējā vidē. Elektrifikācijas efekts vērojams ne tikai pie ūdenskritumiem, bet arī alās.

Jūru piekrastē esošais gaiss iegūst pozitīvu lādiņu sālsūdens izsmidzināšanas dēļ. Nobrauciena laikā tiek novērotas arī elektriskās izlādes
sniega lavīnas.

Atmosfēras masu kustības rezultātā mēs bieži varam novērot tādu parādību kā zibens. Zibens ir tā pati elektriskā izlāde, kas radusies atmosfērā. Šī parādība ir pietiekami pētīta, un šajā rakstā mēs šo parādību sīkāk neapskatīsim.

Statiskā elektrība inženierzinātnēs

Tehnoloģijās statiskās elektrības dēļ rodas pārspriegumi, kas izraisa strāvas impulsus, kas bieži noved pie elektronikas kļūmes. Vēlāk mēs apsvērsim metodes, kā aizsargāt elektroniku no sprieguma un strāvas pārspriegumiem.
Statiskā elektrība var būt labs palīgs cilvēkam, ja pēta tās īpašības un pareizi pielieto. Tehnika izmanto sekojošo
metode: materiāla mazākās cietās vai šķidrās daļiņas nonāk elektriskajā laukā, kur uz to virsmas “nosēžas” elektroni un joni, t.i. daļiņas iegūst lādiņu un pēc tam pārvietojas elektriskā lauka iedarbībā. Atkarībā no iekārtas mērķa, iespējams kontrolēt daļiņu kustību, izmantojot elektriskos laukus dažādos veidos atbilstoši nepieciešamajam tehnoloģiskajam procesam. Šādas tehnoloģijas aktīvi izmanto automobiļu rūpniecībā, zvejniecībā, tekstilrūpniecībā un maizes rūpniecībā. Kā arī, pamatojoties uz uzlādētajām daļiņām, tika izveidotas vairākas gaisa attīrīšanas sistēmas.

Pārsprieguma rašanās

Elektronisko iekārtu darbības laikā tās ķēdēs, Dažādi elektriskās pārslodzes, no kurām visbīstamākās ir sprieguma kritumi.

Sprieguma kritums – nejauši sprieguma pulsācijas ar amplitūdu, kas lielāka par darba spriegumu ķēdē. Šādas pārslodzes rodas dabiskas izcelsmes elektromagnētisko impulsu (zibensizlādes), mākslīgas izcelsmes impulsu (radioraidītāju, augstsprieguma pārvades līniju, elektrotransporta tīklu u.c. starojums) rašanās rezultātā, kā arī iekšēju dēļ. pārejoši procesi iekārtās, kas rodas, kad kapacitatīvā ķēde ir izslēgta. , induktīvā slodze vai elektrostatiskā izlāde. Pāreja var ilgt no dažām nanosekundēm līdz dažām milisekundēm.

Šie pārejas periodi saīsina vai iznīcina elektronisko iekārtu kalpošanas laiku, apgrūtinot elektronisko ierīču izstrādātāju dzīvi, kuriem nepieciešams izstrādāt aizsardzības shēmas. elektroniskās ierīces.
Lai gan pārspriegums var rasties dažādu iemeslu dēļ, visizplatītākie un bīstamākie ir zibens un statiskā izlāde.
Zibens izlādes izraisītajiem pārspriegumiem raksturīgi augstas enerģijas ilgtermiņa impulsi, kuru ilgums ir no desmitiem līdz tūkstošiem mikrosekunžu. Impulsu formas ir noteiktas IEC61000-4-5 un 61643-321 1. attēlā.
Elektrostatiskā izlāde ir otrs visizplatītākais sprieguma pieaugums. Elektrostatiskais lādiņš rodas triboelektriskā efekta dēļ.

triboelektriskais efekts – efekts, kurā divu dielektriķu mehāniskā kontakta dēļ rodas elektriskais lādiņš. Visizplatītākie triboelektriskie materiāli ir neilons, papīrs, gumija, vinils, ebonīts.
Cilvēka ķermenis ir lielisks statiskā sprieguma akumulators, jo tas ir aktīvs, uz cilvēka ķermeņa var uzkrāties statiskais lādiņš un, saskaroties ar vadošu priekšmetu, rodas izlāde.

Statiskā izlāde var sasniegt līdz pat 15 000 voltu spriegumu. Izlādes viļņu formas maksimums ir 1 nanosekunde ar kopējo ilgumu līdz 60 nanosekundēm 2. attēls.

2. att. Statiskās izlādes impulsa IEC61000-4-2 standarts

Lai aizsargātu elektronisko ierīču ķēdes no elektriskās pārslodzes ietekmes, var izmantot dažādas metodes, no kurām galvenās ir:
strukturālais, strukturālais - funkcionālais, shēmas.
Konstrukciju aizsardzības metodes ietver: racionālu sastāvdaļu izvietojumu un uzstādīšanu, ekranēšanu, zemējumu utt.
Strukturālās un funkcionālās aizsardzības metodes ietver: racionālu iekārtas darbības principa izvēli un izmantoto signāla pārraides standartu izvēli.

Ķēdes aizsardzības metodes ietver: pasīvo un aktīvo aizsardzību. Lielākā daļa efektīvs līdzeklis aprīkojuma aizsardzība no iedarbības ir aktīva aizsardzība.

Aktīvās aizsardzības galvenie elementi ir TVS diodes (pārejas sprieguma slāpētāji) (jeb tā sauktie slāpētāji, aizsargdiodes, ierobežotāji
spriegums), varistori, TVS-tiristori un novadītāji.

Metodes elektronikas aizsardzībai pret sprieguma pārspriegumiem

Metodes impulsa trokšņa samazināšanai strāvas ķēdēs, izmantojot LC un RC filtrus, kā arī ekrānus starp tīkla transformatoru tinumiem bieži vien nav
glābt situāciju. Izvairīties negatīvas sekas pārspriegumi pieļauj aizsargierīces, kas tiek ievadītas ķēdē, un uzņem triecienus, kas var atspējot elektroniskās ierīces.

Aizsargelementiem jāveic divas galvenās funkcijas:

Noraidīt strāvas pārspriegumus no aizsargātām ķēdēm,

Nofiksējiet sprieguma kritumu zem aizsargātā elementa bojājuma sliekšņa noteiktā impulsa platumā.

Turpinot atjaunot ķēdes normālu darbību (bez pilienu parādībām), aizsargelementam nevajadzētu pasliktināt aizsargātās ķēdes darbību.

Tādējādi ātrdarbīgu saskarņu dzēšanas elementam jābūt ar pietiekami ātru reakcijas laiku, zemu aizsardzības un darba spriegumu, un portatīvo vai rokas ierīču gadījumā tām ir jāaizņem minimāla darba vieta.

Parasti, jo tuvāk aizsargātajai ierīcei atrodas pārsprieguma slāpētājs, jo labāki var būt tā ierobežojošie raksturlielumi.
Mūsdienās elektrostatiskās izlādes un tās seku novēršanas stratēģija ir izmantot shēmas, lai aizsargātu elektroniskās ierīces no
impulsu pārrāvumi pārejas laikā. To īsteno, uzstādot uz galvenās ķēdes aizsardzības elementus - impulsu slāpēšanas ierīces, piemēram, varistorus, vispārējas nozīmes pusvadītāju elementus vai īpašus pusvadītāju sprieguma slāpētājus. Pārejas laikā strāva plūst caur slāpētāju, kas savukārt noved pie pārejas sprieguma vērtības samazināšanās galvenajā ķēdē.
Impulsu slāpēšanas ierīces var iedalīt divās kategorijās:

signāla ierobežotāji,

Elektroniskās atslēgas.

Katrs no ierīču veidiem ir optimizēts noteiktiem pārejošiem apstākļiem.

Elektroniskās atslēgas ierīces

Impulsu slāpēšanas ierīces pirmajā posmā elektroniskās atslēgas (TVS-tiristori) ir slēgtā stāvoklī. Šis stāvoklis ilgst līdz
lai aizvērtu slēdzi, tiks pielietots pārslēgšanas spriegums. Salīdzinot ar ierobežotājiem, elektroniskās atslēgas spēj manipulēt ar lielām vērtībām
straumes. Elektronisko atslēgu trūkums ir tāds, ka, lai atgrieztu ierīci nevadošā stāvoklī, ir jāsamazina tiešās strāvas vērtība līdz noteiktam izslēgšanas līmenim, kā arī augsta cena.

TVS diodes

Sprieguma ierobežotājs ir pusvadītāju diode, kas darbojas uz strāvas-sprieguma raksturlīknes (CVC) pretējā atzara ar lavīnas pārrāvumu vai uz CVC priekšējo atzaru. TVS diode ir paredzēta integrēto un hibrīdshēmu, elektronisko komponentu u.c. pārsprieguma aizsardzībai.

Pusvadītāju sprieguma ierobežotājiem I–V raksturlielums ir līdzīgs Zener diožu I–V raksturlielumam. Normālos darbības apstākļos novadītāji ir ar augstu pretestības slodzi attiecībā pret aizsargāto ķēdi un kalpo ķēdes aizsardzībai. Ideālā gadījumā ierīce izskatās kā atvērta ķēde ar nenozīmīgu noplūdes strāvu. Kad pārejas spriegums pārsniedz ķēdes darba spriegumu, skavas pretestība samazinās un pārejas strāva sāk plūst caur skavas. Pārejas radītā jauda tiek izkliedēta aizsargierīcē, un to ierobežo maksimālā pieļaujamā savienojuma temperatūra.

Rīsi. 3. TVS diodes strāvas-sprieguma raksturlielums (CVC).

Kad līnijas spriegums sasniedz normālo līmeni, ierobežotājs automātiski atgriežas augstas pretestības stāvoklī.

Viens no galvenajiem TVS diožu parametriem ir reakcijas laiks. Reakcijas laiks CVC reversajā atzarā (lavīnas sadalījuma zars) ir vairākas pikosekundes.

TVS diožu izmantošana ļauj vienkāršot aizsargierīču shēmas un palielināt to uzticamību (piemēram, salīdzinājumā ar aizsargtiristoriem).

Diemžēl standarta TVS diožu tehnoloģija nepadara tās pietiekami efektīvas spriegumam, kas mazāks par 5 voltiem.

Parasti aizsardzības diodes ir silīcija savienojuma diodes, kas ar nolūku izstrādātas ar lielu pārejas laukumu, lai tās varētu izturēt augstsprieguma pārspriegumus, padarot tās nederīgas zemsprieguma lietojumiem. To kapacitatīvā pretestība ir tieši saistīta ar savienojuma reģionu un pieaug eksponenciāli, samazinoties darba spriegumam.

Kapacitatīvās slodzes ietekme, ko aizsargdiode izvieto augstfrekvences signālam vai pārraidei garā līnijā, izraisa būtisku signāla pasliktināšanos vai atstarošanu. Pēdējo gadu novatoriskā attīstība TVS diožu jomā ietver aizsardzības ierīces ar zemu kapacitāti. Uz tām balstītās aizsardzības metodes iedala trīs grupās: zemas kapacitātes apvedceļš, aizsardzība, kuras pamatā ir informācija par pārspriegumiem un mazjaudas tilts.

Zemas kapacitātes manevrēšana

Šai metodei ir priekšrocība salīdzinājumā ar citām metodēm, kas sastāv no tā, ka kapacitatīvie elementi ir savienoti virknē (kompensācija un aizsargdiode darbojas kā kapacitatīvie elementi) (4. att.). Divu virknē savienotu elementu efektīvās kapacitātes vērtība vienmēr ir mazāka par mazākā no tiem kapacitāti. Šajā gadījumā TVS diode gūst labumu no mazjaudas kompensācijas taisngrieža, kas ir savienots virknē. Divi aizsargdiodes pāri plus taisngriezis, kas savienoti paralēli, lai nodrošinātu, ka īslaicīgos apstākļos kompensācijas diode nenonāk apgrieztā nobīdē. Mūsdienās pieejamās ierīces ietver vienu vai vairākus TVS elementu pārus + taisngriezi atkarībā no pielietojuma.

4. att. Savienojums ar aizmuguri

Rail-to-Rail konfigurācija

Zemas kapacitātes regulējošās diodes tiek izmantotas, lai aizsargātu ātrdarbīgas datu ierīces, pamatojoties uz informāciju par jaudas pārspriegumiem (5. att.).

5. att. Savienojums ar aizmuguri taisngriežu diodes

Starp divām ierīcēm, kas novietotas uz līnijas pēc kārtas, ir divas izejas ar fiksētu spriegumu - "zeme" un atsauces spriegums.

Tajā brīdī, kad sprieguma impulss uz līnijas pārsniedz diodes tiešā sprieguma un atsauces sprieguma summu, diodes to novirzīs uz barošanas kopni jeb "zemi". Šīs metodes priekšrocības ir zema kapacitatīvā slodze, ātrs reakcijas laiks un divvirzienu (attiecībā pret atsauces spriegumu).

Tomēr, izmantojot šo metodi, jums jāņem vērā:

Pirmkārt, diskrētie elementi parasti nav paredzēti lieliem strāvas pārspriegumiem, kas saistīti ar elektrostatisko izlādi (taisngriežiem ir mazs savienojuma laukums un tie var sabojāties, ja tiek pārsniegta nominālā jauda),

Otrkārt, impulsa novirzīšana uz padeves sliedi var sabojāt barošanas avota sastāvdaļas.
Pārsprieguma novirzīšanas problēmu var atrisināt, pievienojot TVS diodi strāvas sliedei, lai novirzītu pārspriegumu uz zemi un ierobežotu spriegumu, kas ir zemāks par šim barošanas avotam maksimāli pieļaujamo.

zemas kapacitātes tilts

Trešā zemas kapacitātes aizsardzības metode, tilta konfigurācija, ir šāda: tilta taisngrieži darbojas, lai samazinātu efektīvo kapacitatīvo slodzi, kā arī virza ienākošo pārejas strāvu caur TVS diodi (6. attēls).

6. att. Taisngriežu diožu pārslēgšana

Šīs metodes izmantošana ļauj aizsargāt datu pārraides līnijas gan no kopējiem, gan diferenciāliem traucējumiem. Tomēr šīs metodes izmantošana atsevišķiem komponentiem nav ieteicama iepriekš minēto iemeslu dēļ.

Vēlamais risinājums šajā gadījumā būtu izmantot integrētu ierīci, kas ietver korekcijas sēriju vienā iepakojumā. diodes tilts un TVS diode.

TVS diožu izvēle un pielietojums

Lai nodrošinātu iekārtas nepieciešamos tehniskos un ekspluatācijas parametrus, liela nozīme ir pusvadītāju aizsargdiožu (slāpētāju) izvēlei un pareizai lietošanai. No tā ir atkarīga aprīkojuma un pašu diožu uzticamība. Tādējādi pusvadītāju TVS diodes jebkurai ierīcei jāatbilst šādām prasībām:
- specifikācijas un diožu parametriem jābūt tādiem, lai, ja nav pārejošu procesu, tie neietekmētu raksturlielumus
funkcionālie bloki un ierīces, kurās tie tiek izmantoti;
- sprieguma līmenim pārejas impulsa darbības laikā aizsargdiožu savienojuma vietās jābūt pēc iespējas tuvākam sprieguma līmenim, kas darbojas pirms pārslodzes;
- TVS-diožu uzticamībai jābūt augstākai par aizsargāto ierīču uzticamību;
- slāpētāju ātrumam jābūt pēc iespējas lielākam, lai varētu nodrošināt augstas kvalitātes aizsardzību pie lieliem pārejas sprieguma izmaiņu ātrumiem;
- aizsargdiožu izmēriem un masai jābūt mazākiem par aizsargātā aprīkojuma izmēriem un masu;
- TVS diožu parametriem un raksturlielumiem jāatbilst prasībām attiecībā uz iekārtu izturību pret ārējiem faktoriem, un to kalpošanas laiks atbilst šai aprīkojuma klasei.

Aparatūras aizsardzības shēmas

Izvēloties aizsargdiodes, pirmkārt, tiek noteikti pārejas impulsa parametri, tas ir, sprieguma amplitūda, impulsa ilgums un tā forma. Aizsargājamās ķēdes parametrus izvēlas no šādiem nosacījumiem: ķēdes aktīvā pretestība un/vai induktivitāte, un ķēdē iedarbojošā sprieguma raksturlielumi, ja nav pārejoša impulsa, kā arī pieļaujamā sprieguma amplitūda ķēdē. pārejoša impulsa trieciena brīdī.
Aizsardzības diode tiek izvēlēta, pamatojoties uz aprēķināto maksimālās jaudas P PPM vērtību, ņemot vērā pārejas impulsa ilgumu t p un tā formu (1. att.) un pastāvīgo pretējo spriegumu V WM , kam jābūt vienādam ar spriegumu. kas darbojas ķēdē vai nedaudz pārsniedz to, ņemot vērā maksimālo pielaidi .
Ja vienai TVS-diodei, kas atbilst noteiktajai prasībai, nepietiek ar jaudu P PPM, aizsargdiodes tiek uzstādītas virknē, sērijveidā uzstādīto aizsargdiožu maksimālā jauda tiek summēta. Ir iespējams uzstādīt neierobežotu skaitu aizsargdiožu, taču jāņem vērā, ka katras diodes pārrāvuma sprieguma V BR izkliede nedrīkst būt lielāka par 5%. Šī prasība ir jāņem vērā, lai vienmērīgi sadalītu slodzi uz sērijveidā savienotiem elementiem. Ja sērijveidā pieslēgtām diodēm nav iespējams sasniegt nepieciešamo maksimālo jaudu, ir atļauts to paralēlais savienojums. Apsverot ķēdi, ir arī precīzi jāsaskaņo diodes ierobežojuma V C impulsa sprieguma ziņā, kas nodrošinās vienmērīgu diožu noslogojumu jaudas ziņā, tas nedrīkst atšķirties par vairāk kā 20 mV. Praksē bieži ir nepieciešams izmantot jauktu diožu savienojumu, kas ir diezgan pieņemams.
Aizsargātās shēmas iedala līdzstrāvas ķēdēs, maiņstrāvas ķēdēs (simetriskās vai asimetriskās), kā arī signālu ķēdēs, kas pārraida informāciju ar vienpolāru vai bipolāru impulsu signālu palīdzību (augsti vai zema frekvence), pamatojoties uz to, ir jāizvēlas nepieciešamā aizsardzības shēma un tās elementi.

Viena līmeņa aizsardzības shēmas

Maiņstrāvas aizsardzība

Maiņstrāvas ķēdes aizsardzību var panākt, ieslēdzot divas nelīdzsvarotas TVS diodes, kā parādīts 7. un 8. attēlā.

7. att. Ķēdes aizsardzības shēma ar asimetriskām TVS diodēm	8. att. Ķēdes aizsardzības shēma ar nebalansētām TVS diodēm

Aizsardzība pie transformatora ieejas un izejas samazinās sprieguma līmeni tā izejā. Ja maiņstrāvas ķēdē tilta ķēdē ir savienotas taisngriežu diodes, to aizsardzību var veikt viena simetriska TVS diode, kad tā ir savienota ar tilta diagonāli (9. attēls).

9. att. Aizsardzības ķēde ar simetrisku TVS diodi, kas iekļauta tilta diagonālē

Taču aizsardzības ātrumu šajā gadījumā noteiks taisngriežu diožu izslēgšanas laiks.

Līdzstrāvas ķēdes aizsardzība

Lai aizsargātu līdzstrāvas ķēdes no dažāda veida sprieguma pārslodzēm, tiek izmantotas nelīdzsvarotas aizsargdiodes.

10. att. Tipiska shēma TVS diožu ieslēgšanai IP aizsardzībai

TVS diožu asimetrija nodrošina aizsardzību dažādos potenciāla līmeņos, kas ir raksturīgi līdzstrāvas ķēdēm. Šo ierīču sliekšņa spriegums ir zem ierobežotāja līmeņa un ļauj automātiski atvienoties no līdzstrāvas ķēdes pēc sprieguma impulsa pārejas. To ieslēgšanās laiks ir mazāks nekā ātrākajiem pārejošajiem procesiem, kas arī nosaka to izmantošanu līdzstrāvas ķēdēs. Tipiska TVS diožu shēma līdzstrāvas barošanas avotu aizsardzībai no elektriskā sprieguma pārslodzēm ir parādīta 10. attēlā. Šajā gadījumā aizsargdiodes jāieslēdz pie katra patērētāja ieejas un strāvas avota izejas.
Lai aizsargātu pret galveno elementu pārspriegumu, kuru ķēdēs ir induktīvā slodze, TVS-diodes ir savienotas paralēli aizsargātajam elementam, kā parādīts 11.a attēlā, vai paralēli slodzei 11.b attēlā.

Priekš uzticama aizsardzība galvenais elements pret bīstamām sprieguma pārslodzēm, tiek izmantota 11.c attēlā redzamā aizsardzības ķēde.

11. att. Galveno elementu aizsardzības shēmas

Viens no visizplatītākajiem elektronisko ierīču, tostarp MOSFET tranzistoru, atteices cēloņiem ir pārmērīgs aizplūšanas uz avotu spriegums V DS . Tātad, pārslēdzot induktīvo slodzi, rodas pārspriegums, kā rezultātā tiek pārsniegts tranzistora maksimāli pieļaujamais spriegums V DS MOSFET, kas izraisa pusvadītāja lavīnu un tranzistora iznīcināšanu. Viena no MOSFET aizsardzības metodēm ir aizsargdiodes savienošana starp noteci un avotu.
Pārejas traucējumi MOSFET vārtos bieži rodas elektrostatiskās elektrības (ESD) izlādes dēļ. Slāpētāja uzstādīšana starp vārtiem un avotu pasargās tranzistoru no ieejas pārejām (12. attēls). Šajā gadījumā ieteicams uzstādīt aizsargdiodi ar apgrieztā sprieguma vērtību, kas ir lielāka par MOSFET ieejas spriegumu.

12. att. MOSFET aizsardzība

Datu pārraides ķēžu un augstfrekvences maiņstrāvas ķēžu aizsardzība

TVS diožu izmantošana ir labs lēmums lai aizsargātu šādas ķēdes. Aizsargdiodes izvēle ir atkarīga no signālu rakstura, kas darbojas ķēdēs (viena vai bipolāra) un to atkārtošanās biežuma.

13. att. Datu līnijas aizsardzība

Lai aizsargātu ķēdes ar vienpolāriem signāliem, var izmantot viena gala TVS diodes ķēdi, kas parādīta 13. attēlā. Aizsargdiodes ir iekļautas katrā signāla pārraides ķēdē. Ja ķēdē ir bipolāri signāli, asimetrisko aizsargdiožu vietā tiek izmantotas simetriskas TVS diodes.

14. att. USB aizsardzība

14. attēlā parādīta USB portu aizsardzības shēma, kā aizsargelementu ķēdē var izmantot PRTR5V0U2X (NXP) sērijas aizsargdiožu komplektu, kam ir zema kapacitāte un augsts reakcijas ātrums, kas izgatavots vienā 4- pin SOT4 iepakojums. Diodes komplekts ļauj aizsargāt divas ātrgaitas kopnes bez signāla zuduma.

15. att. CAN kopnes aizsardzība

Aizsardzības shēmām ir īpaša loma automobiļu elektronikā. 15. attēlā parādīta automobiļu datu pārraides sistēmas aizsardzības shēma, kuras pamatā ir TJA1042 sērijas ātrgaitas CAN raiduztvērējs. Kā aizsargķēdes elements tiek izmantots PESD1CAN sērijas diožu komplekts, kas nodrošina aizsardzību divām līnijām. Montāža, kas izgatavota SOT23 pakotnē, ko NXP izstrādājusi izmantošanai automobiļu elektronikā.

16. att. Augstfrekvences līniju aizsardzība

Līdzīgu aizsardzības shēmu var pielietot LIN kopnēm, piemēram, izmantojot diodes komplektu PESD1LIN sērijas SOD323 pakotnē. Diodes asimetriskā konstrukcija ļauj visefektīvāk aizsargāt automašīnas elektroniku. NXP iesaka izmantot PESD1FLEX aizsardzības diodes nelielā iepakojumā SMD montāžai SOT23, lai aizsargātu FlexRay standarta ātrgaitas automobiļu kopni.
Augstfrekvences shēmās ir ieteicams izmantot slāpētājus ar mazu kapacitāti, un, lai samazinātu kapacitāti, kā minēts iepriekš, impulsa diodes ar mazu kapacitāti (diodes ar Šotkija barjeru) tiek ieslēgtas virknē, kā parādīts attēlā. līdzsvarotu sakaru līniju ķēdes aizsardzības piemērs, 16. a un b attēls.

Slāņu aizsardzības shēmas

Daudzlīmeņu aizsardzības shēmas tiek izmantotas, ja aizsargdiodes enerģijas vērtība pārsniedz tai noteikto pieļaujamo līmeni. Tipisks daudzlīmeņu aizsardzības izmantošanas piemērs ir divpakāpju aizsardzība līdzsvarotās sakaru līnijās, kur TVS diodes ir iekļautas katrā līnijas ķēdē simetriski attiecībā pret kopējo zemējuma kopni, kā parādīts 17. a un b attēlā. zemfrekvences un augstfrekvences ķēžu aizsardzībai. Strāvas impulsa caurbraukšanas laiks caur TVS diodēm ir vienāds ar novadītāju pārrāvuma aizkaves laiku, kas nepārsniedz 0,5-1 μs, tāpēc

17. att. Slāņu aizsardzības shēmas

diodes absorbētā enerģija nav liela, un galveno sprieguma enerģijas daļu absorbē ierobežotājs. Ja ir otrā aizsardzības pakāpe, ķēdē jāiekļauj papildu ierobežojošais rezistors.

Jādomā!

Projektējot aizsardzību TVS diodēm, jāņem vērā to lielā kapacitāte, ko nosaka to konstrukcija un darbības princips.

Šī kapacitāte var būtiski ietekmēt signālu ķēdes, manevrējot signālu, izkropļojot to.

Rīsi. 18. C atkarība no V (BR) sērijām diskrētās TVS diodes sērija 1.5KE6.8–1.5KE440CA (1N6267–1N6303A)

Lai samazinātu kapacitātes ietekmi, tiek izmantotas iepriekš aprakstītās metodes.

Pārsprieguma aizsardzības elementu salīdzinājums

Kā minēts iepriekš, galvenie aktīvās aizsardzības elementi ir TVS diodes (pārejas sprieguma slāpētāji), varistori, TVS tiristori, novadītāji utt.
Salīdzināsim to funkcionālos raksturlielumus izmantošanai pārsprieguma aizsardzības shēmās.

Drošības elements	Priekšrocība	trūkumi	Lietošanas gadījumi
Izlādētājs	Zema jauda. Augsta izolācijas pretestība.	Augstsprieguma izlādes rašanās. Īss kalpošanas laiks. Zema uzticamība. ievērojams laiks izraisot. Manevrēšana aizsargāta ķēde pēc impulsa pāreja. Augsta cena.	Primārā aizsardzība telekomunikācijas un strāvas ķēdes. Pirmkārt kombinētais posms aizsardzību.
Varistors	augsta vērtība pieļaujamā strāva. Zemu cenu. Plašs darba strāvu un spriegumu diapazons.	ierobežots laiks pakalpojumus. augsts ierobežojuma spriegums. Liels savs jaudu. SMD problēma uzstādīšana.	sekundārā aizsardzība. Strāvas ķēžu aizsardzība un automobiļu rūpniecība elektronika. Aizsardzība elektroniski iespiedshēmu komponenti maksas. Pirmā un otrā posms apvienots aizsardzību.
TVS tiristoru	Nav pakļauts degradācijai. Augsta veiktspēja. Augsta vadības strāva.	ierobežots diapazons darba spriegums. Manevrēšana aizsargāta ķēde. Vajag pazemināt līdzstrāva priekš ierīces atgriešana nevadošs stāvoklis. Augsta cena.	Primārā un sekundārā aizsardzība iekšā telekomunikācijas ķēdes
TVS diode	Zemsprieguma robežas. Augsta izturība un uzticamība. Plašs darba sprieguma diapazons. Augsta veiktspēja. Zema pašspēja. Ērti SMD futrāļi uzstādīšana. Lēts.	zema vērtība nomināls impulsa strāva.	Optimāls aizsardzībai pusvadītājs komponenti ieslēgti shēmas plate. sekundārā aizsardzība. Aizsardzība no elektrostatiskais izlāde un pārejoša procesi. terminālis ienāc apvienots aizsargierīces.

Aizsargdiožu ražotāji

Aizsargājošo pusvadītāju elektronisko komponentu ražotāju tirgū ir: Vishay, NXP, STMicroelectronics, Diotec, Fairchild un utt.

Slavenākais uzņēmums ir Vishay. Uzņēmums, iegādājoties vairākus ražotājus vai to ražotnes pusvadītāju elementi piemēram, Siliconix, Telefunken, Infineon, General Semiconductor, Dale, Draloric, Sprague, Vitramon, Sfernice, BCcomponents, Beyschlag ir pieaudzis un attīstījis savas produktu līnijas.

STMicroelectronics ir viena no lielākajām kompānijām, kas ražo pusvadītāju komponentus, kas izveidota, apvienojoties diviem mikroelektronikas uzņēmumiem: Itālijas Società un Generale Semiconduttori (SGS) Microelettronica un franču Thomson Semiconducteurs.

Infineon, Vācijas uzņēmums, kas izveidots, sadalot Siemens Corporation nodaļu par neatkarīgu uzņēmumu, ir ieņēmis savu nišu.
jaudas elektronisko komponentu tirgus.

Fairchild ir amerikāņu uzņēmums, kas vēl nesen piederēja uzņēmumam National Semiconductor, kas kļuva par atsevišķu uzņēmumu 1997. gadā un kura galvenā mītne atrodas Meinā.

ON-Semiconductors ir vēl viens amerikāņu elektronisko komponentu ražotājs. Uzņēmuma galvenā mītne atrodas Fīniksā, Arizonā.
1999. gada augustā atdalījās no Motorola.

NXP Semiconductors ir viena no vadošajām pusvadītāju kompānijām, kuru dibināja Philips Semiconductors un kas 2006. gadā tika atdalīta kā neatkarīgs uzņēmums ar vairāk nekā 50 rūpnīcām visā pasaulē. NXP ražotajos produktos atrodami gandrīz visi pusvadītāju komponenti no diodēm, vispārējas nozīmes tranzistori un MOSFET tranzistori, viena no lielākajām mikrokontrolleru līnijām (vairāk nekā 300), mikroshēmas bezkontakta drošības sistēmām (HITAG, MIFARE, I-CODE , UCODE, NFC) un beidzot ar multivides mikroshēmām audio un video kodētājiem un dekodētājiem, kā arī Neexperia Hi-END procesoru. NXP katalogos ir aptuveni 300 aizsargdiožu vienības. TVS diodes ir pieejamas dažādos dizainos un iepakojumos, sākot no vienkāršiem SOT23 līdz 20 kontaktu SOIC. 1. tabulā ir uzskaitītas dažas aizsardzības diožu grupas un to īsie raksturlielumi. Apvienojumā ar progresīvām tehnoloģijām un eiropeisku pieeju ražošanas organizēšanai NXP produktus var izmantot dažādās elektronikas nozarēs, kur ir paaugstinātas prasības iekārtu uzticamībai.

Arī Krievijas elektronisko komponentu tirgū bieži sastopami dažādu Austrumu ražotāju elektroniskie komponenti ar apšaubāmu produktu kvalitāti, piemēram, Diodes, DC Components, Pan Jit un citi.

Vārds	Iepakojums	Es RM Maks (mA)	Numurs līnijas aizsardzību	Suteneris (W)	Vtype (AT)	Vobr (AT)
BZA100	SO20	2	18	-	6,8	5,25
BZA408B	SC-74	0,1	4	-	5,5	5
BZA820A	SC-88A	0,1	4	-	20	15
BZA956A	SO5	1	4	-	5,6	3
BZA956A VL	SO5	0,2	4	-	5,6	3
MMBZ12V AL	TO-236AB	0,005	1	40	12	8,5
PESD12VL1BA	SOD323	0,05	1	200	15,9	12
PESD1CAN	SOT23	0,05	2	200	27,8	24
PESD1FLEX	SOT23	50	-	200	27,8	24
PESD1LIN	SOD323	0,05	1	160	27,8	24
PESD24VL1BA	SOD323	0,05	1	200	27,8	24
PESD2CAN	SOT23	10	2	230	28	24
PESD3V3L1BA	SOD323	2	1	500	6,4	3,3
PESD5V0L1BA	SOD323	1	1	500	7,6	5
PESD5Z12	SOD523	10	-	200	-	12
PRTR5V0U1T	SOT23	0,1	1	-	-	3
PTVS10VS1UR	SOD123	0,6	-	400	18	3,3

1. tabula, Aizsardzības diodes NXP

Vēl viens vadošais pusvadītāju ražotājs ir Diotec. Diotec Semiconductor AG (Diotec) tika dibināta 1973. gadā Heitersheimā, Vācijā. Šodien uzņēmums ir vadošais standarta un jaudas pusvadītāju diožu un taisngriežu ražotājs. Pateicoties tās unikālajai Plasma EPOS tehnoloģijai, kurai pasaulē nav analogu, nodrošinot augstas kvalitātes produktus.
Apvienojumā ar progresīvām tehnoloģijām un vācu pieeju ražošanas organizēšanai Diotec produktus var izmantot dažādās elektronikas nozarēs, kur tiek izvirzītas paaugstinātas prasības uzticamībai.
Viena no spēcīgākajām un daudzskaitlīgākajām Diotec produktu līnijām ir TVS-diodes (pārejas sprieguma slāpētāji), šajā līnijā ir vairāk nekā 1500 preču, 2. tabulā ir parādītas dažas aizsargdiožu līnijas un to īsi raksturojumi.

2. tabula. Diotec TVS diodes

P/N	Rāmis
		Impulsa jauda maks	Stabilizācijas spriegums	Apgrieztā strāva maks	Pārrāvuma spriegums
		P PPM Otr	VWM AT	ID @ VWM mA	VBRmin V	VBRmax V	@ IT ma
1.5KE10	D5,4x7,5	1500	8,1	10	9	11	1
1,5 KE100	D5,4x7,5	1500	81	5	90	110	1
1.5SMCJ10	SMC	1500	10	5	11,1	13,5	1
1.5SMCJ100	SMC	1500	100	5	111	135	1
5KP10	D8x7,5	5000	10	10	11,1	14,1	1
5KP100	D8x7,5	5000	100	10	111	141	1
BYZ35A22	D13x10,7	-	-	-	19,8	24,2	100
BZW04-10	DO-15	400	10,2	5	11,4	12,6	1
BZW04-102	DO-15	400	102	5	114	126	1
BZW04-10B	DO-15	400	10,2	5	11,4	12,6	1
BZW06-10	DO-15	600	10,2	5	11,4	12,6	1
BZW06-102	DO-15	600	102	5	114	126	1
BZW06-10B	DO-15	600	10,2	5	11,4	12,6	1
P4KE10	DO-15	400	8,1	10	9	11	1
P4KE100	DO-15	400	81	5	90	110	1
P4SMAJ10	SMA	400	10	5	11,1	13,5	1
P4SMAJ100	SMA	400	100	5	111	135	1
P6KE10	DO-15	600	8,1	10	9	11	1
P6KE100	DO-15	600	81	5	90	110	1
P6SMBJ10	MVU	600	10	5	11,1	13,5	1
P6SMBJ100	MVU	600	100	5	111	135	1
SDA2AK	DO-213	300	0,5	1000	0,8	1	1
SDA4AK	DO-213	300	1	1000	1,6	2	1
TGL34-10	DO-213	150	8,1	10	9	11	1
TGL34-100	DO-213	150	81	5	90	110	1

Diotec TVS diožu marķēšana balstās uz dažādām apzīmējumu sistēmām:

Apzīmējums, pamatojoties uz pārrāvuma spriegumu: V BR: P4KE…, P6KE…, 1.5KE…, BYZ35…, BYZ50…, TGL34…, TGL41…, SDA2AK, SDA4AK, šo pozīciju nosaukumi ir balstīti uz nominālo pārrāvuma spriegumu. Nominālais spriegums ir atļauts ±5% vai ±10%, papildus tam Diotec katram tipam nosaka maksimālo stabilizācijas spriegumu.

Apzīmējums, pamatojoties uz stabilizācijas spriegumu: V WM: BZW04…, BZW06…, 5KP…, P4AMAJ…, P6SMBJ…, 1.5SMCJ…, šādu vienību nosaukums ir balstīts uz stabilizācijas sprieguma maksimālo vērtību. Atbilstošo pārrāvuma spriegumu nosaka arī specifikācija, bet nevis nominālvērtība, bet minimālā vērtība.

Izvēloties elektronisko ierīču aizsardzības shēmas, jāņem vērā daži no iepriekš aprakstītajiem ieteikumiem, kas ir viens no svarīgākajiem aizsardzības komponentiem.
elektroniskās ierīces ir preču kvalitāte. Uzstādīts zemas kvalitātes aizsargelements var ietekmēt dārga aprīkojuma funkcionalitāti vai pilnībā to atspējot. Izvēloties aizsargelementus, nevajadzētu vadīties tikai pēc cenas un iegādāties elektroniskās sastāvdaļas tikai no uzticamiem ražotājiem.

5. tabulā ir parādīti dažādu ražotāju aizsargdiožu analogu piemēri.

3. tabula, dažādu ražotāju TVS diožu analogu piemēri

Tips	Ražotājs	Max V WMB	Min V BR V	V C B	Es PPM A
P6SMBJ8.5A	Diotec	8,5	9,4	14,4	41,7
P6SMB10A	ON pusvadītāji	8,55	9,5	14,5	41
SMBJ8.5A	mikrosemi	8,5	9,44	14,4	41,7
SM6T10A	STMikroelektronika	8,55	9,5	14,5	41

NXP un Diotec komponenšu lietošanas pieredze liecina, ka tās var viegli izmantot elektronikā, kur iepriekš tika izmantotas citu pazīstamu ražotāju elektroniskās sastāvdaļas, piemēram, Infineon, STMicroelectronics, Fairchaild, ON-Semiconductors, Vishay, un bieži pat pārspēj šo ražotāju kvalitātes un cenas parametrus.

Ar gāzi pildīts izlādētājs (GDT — gāzes izlādes caurule)

Ar gāzi pildīts ierobežotājs (GDT — Gas Discharge Tube) — ierīce, kas paredzēta, lai ierobežotu pārspriegumu, kas rodas elektriskās ķēdes pārslēdzot elektriskās ierīces, atmosfēras parādību (jo īpaši zibensizlādes) laikā utt. Parasti tā sastāv no keramikas caurules, kas piepildīta ar inertām gāzēm. Salīdzinot ar citām pārsprieguma aizsardzības ierīcēm, gāzes novadītāji spēj izkliedēt lielu enerģijas daudzumu un izturēt līdz pat desmitiem kiloampēru strāvas. Galvenais gāzizlādes trūkums ir to salīdzinoši ilgs reakcijas laiks (līdz dažām mikrosekundēm), kas padara tos par ne labāko risinājumu ātrgaitas saskarņu aizsardzībai. Šo problēmu risina, izveidojot sarežģītas aizsardzības shēmas, t.i. apvienojot gāzes novadītāju un, piemēram, TVS diodi.

a

b

19. attēls

Darba shēma

Kad gāzizlāde atrodas miera stāvoklī (spriegums ir zemāks par pārrāvuma spriegumu), gāzizlādes iekšējā pretestība ir augsta un tas nevada strāvu.

Kad spriegums palielinās virs pārrāvuma sprieguma, pretestība strauji samazinās un gāzizlāde nonāk vadošā stāvoklī. Tas ir kvēlizlādes stāvoklis, kurā gāzizlāde patērē apmēram 0,5 A strāvu un spriegums starp elektrodiem sasniedz aptuveni 100 V. Tālāk gāzizlādes iekšpusē notiek izlāde (gaismas loks), kuras spriegums ir aptuveni 20 V, un plūstošā strāva sasniedz desmitiem kiloampēru. Pēc kāda laika loka spriegums vājinās, strāva apstājas un ierobežotājs pāriet normālā stāvoklī.

Jāņem vērā, ka ar gāzi pildītās dzirksteles spraugas paškapacitāte ir maza; tas nerada būtiskas izmaiņas signālā.

Galvenās lietojumprogrammas

Ar gāzi pildīti novadītāji tiek izmantoti telekomunikāciju iekārtās, telefonijas un pārraides iekārtās.

Aizturētāju priekšrocības

• Maza ietilpība
• Spēja izkliedēt lielu enerģijas daudzumu
• Izturība pret ārējiem faktoriem

Littelfuse piedāvā virkni ar gāzi pildītu novadītāju klāstu plašam spriegumu diapazonam, montāžai uz virsmas un virsmas (divi un trīs elektrodi). Littelfuse ražo arī ar gāzi pildītus novadītājus ar termisko aizsardzību (Failsafe), kas ir termoaktīvs ārējais kronšteins. Kad korpuss pārkarst, kronšteins aizver visus elektrodus un lādiņš "ieplūst" zemē, tādējādi saglabājot ierīces veiktspēju.

sērija	Rāmis	Unom paraugi, V (līdzstrāva)	Imax DC, A	Ipeak, A (8x20 µs)	Сmax, pF	Elektrodu skaits	atklājumiem
CG5		90-600	5	5000	1.5	2	Bez atvasinājumiem Aksiāls
SL0902A		90-600	5	5000	1.5	2	Bez atvasinājumiem
SL1002A		75-600	5	5000	1.2	2	Bez atvasinājumiem
SL1003A		90-500	10	10000	1.2	3	Bez atvasinājumiem Radiāls
SL1011A		75-600	5	5000	1.5	2	Bezsvina aksiāls

4. tabula

Aizturētāju pielietojuma piemērs

Galvenie sastrēgumu avoti ar kabeļu tīkli- zibens (elektromagnētiskais uztvērējs no zibens izlādes un izlādes strāvas) un rūpnieciskais (jaudīgu patērētāju un avotu pārslēgšana, tīkla pārslodze, pārejas strāvas līnijās).

Zibens spēriens televīzijas tornī zemējuma ķēžu ierobežotās pretestības dēļ izraisa sprieguma pārspriegumu uz torņa (un līdz ar to arī raidītāja un modulatora) zemējuma attiecībā pret attālu zemi (piemēram, zemi). iekārtu-studiju kompleksa /ASK/). Pārslodzes lielums ir atkarīgs no zibens enerģijas un torņa zibensaizsardzības zemējuma pretestības, ko nosaka augsnes veids un mitruma saturs. Remonta statistika liecina, ka sliktākā kombinācija (lielas enerģijas pērkona negaiss un sausa zeme) parasti tiek sasniegta vasaras otrajā pusē.

Atkarībā no izlādes enerģijas un garuma, līnijas garuma starp ACK un raidītāju un tā novietošanas metodes, zibensizlādes radītā pārslodze līnijās starp torni un ACK parasti svārstās no desmitiem līdz simtiem. voltu uz vairākiem desmitiem mikrosekunžu. Dažos gadījumos (akmeņaina zeme, sausa vasara, garas gaisvadu līnijas) pārslodzes var sasniegt daudzus kilovoltus simtiem mikrosekunžu laikā.

19. attēls. Zibens impulsa veidošanās
a). TV torņa un ACK līdzvērtīga shēma
b). zibens impulsa sprieguma forma maģistrāles kabelī

19.a attēlā parādīta līdzvērtīga televīzijas torņa ķēde, kas savienota ar ACK,

kur: L ir torņa induktivitāte, С 2 ir torņa kapacitāte attiecībā pret zemi, С 1 ir torņa elementu sadalītā kapacitāte, R i ir torņa zemējuma pretestība, R r ir ASC zemējuma pretestība.

1.1.b attēlā parādīta sprieguma impulsa apvalka forma galvenajā kabelī, kas savieno TV torni un ASC zibensizlādes laikā. Pirmais impulsa maksimums ir saistīts ar kapacitāti C 1, otrais - ar ķēdi LC 1 C 2.

Atkarībā no torņa un līnijas parametriem pirmā impulsa ilgums, pateicoties tiešai elektromagnētiskai uztveršanai uz līnijas, var būt no simtiem nanosekundēm līdz dažām mikrosekundēm, un otrā impulsa ilgums ir daudzkārt ilgāks.

20. attēls. Ekvivalenta shēma zibens strāvu sadalei un
uzsver.

20. attēlā parādīts līdzvērtīgs zibens strāvu sadalījums, kas plūst caur zemējuma ķēdēm un kabeļu pinumiem, un atbilstošie spriegumi,

kur: R k ir galvenā kabeļa pretestība, Rb ir torņa pretestība, RASK ir ASC signāla zemējuma ķēžu ekvivalentā pretestība, i 0 ir zibens izlādes strāva, i k ir zibens impulsa strāva līnija, i a ir zibensaizsardzības iezemētā strāva, t.i. ir zibens impulsa strāva līnijās pēc zibensaizsardzības iziešanas, ΔU ir potenciālu starpība starp torņa zemējumu un ASC, Vin ir spriegums, kas tiek piegādāts ASC ieejai .

Kad zibens iesper tornī, izlādes strāva i 0 tiek daļēji iezemēta caur torņa zemējuma pretestību R i , un daļēji nonāk līnijā (i k). Potenciālu starpību starp torņa un aparatūras-studijas kompleksa zemēm noteiks torņa zemes potenciāls zibens izlādes brīdī un būs ΔU = i 0 R i. Ar tipisku zibensizlādes strāvas vērtību 20-100 kA (maksimālā vērtība) un torņa zemējuma pretestību 0,1 omi (piemēram, potenciālā starpība starp zemējumu būs 2-10 kV, kas var atspējot gan kabeļu sistēmas, gan signālu ģenerēšanas un pārraides ierīces.
Zibens impulsa potenciālu pie ASC izejas galvenokārt nosaka līnijā ienākošā izlādes strāva un ASC ieejas pretestība:

Uin \u003d i x Rask

un būs mazāks, jo mazāka ir zemējuma ķēžu pretestība un lielāka kabeļa un atdalīšanas/aizsargierīču pretestība kabeļa ķēdē.

Tipiska līdzsvarotās līnijas aizsardzības shēma (21. att.) sastāv no strāvas aizsardzība un pārsprieguma aizsardzība. Izmanto kā strāvas aizsardzību Dažādi veidi drošinātāji, jaudas rezistori. Kā pārsprieguma aizsardzība tiek izmantoti pārsprieguma novadītāji, pusvadītāju aizsardzība: Zener diodes, tiristori.

21. attēls. Tipiskā aizsardzības shēma.

Gāzlāde (GDT - Gas Discharge Tube) ir primārā salīdzinoši ātrā (80-200 ns) aizsardzība, kas spēj dzēst ievērojamas (līdz 20 kA) impulsu strāvas un nodrošina sprieguma impulsa izvadīšanu uz zemi, sasniedzot U gdt. (90–120 V).
Pusvadītāju aizsardzība (D) ir sekundārā aizsardzība un nodrošina impulsu absorbciju ar spriegumu zem Ugdt un ierobežo izejas spriegumu līdz 20-30 V, kas ir drošs lielākajai daļai analogo ierīču.
Pusvadītāju aizsardzībai ir liels ātrums (20-100 ns) un tā spēj ātri reaģēt uz īsiem impulsiem.
Pusvadītāju aizsardzības komponentiem ir ievērojama kapacitāte (daudzi simti pF), kas ierobežo to izmantošanu analogajās audio shēmās.

TRZ sērijas aizsargierīces darbības piemērs

22. attēls. Sprieguma viļņu formas dažādās zibensaizsardzības ierīces TRZ-41AS daļās:
a). ieejas darbība, U in = 450 V; b). spriegums uz gāzizlādes, U gdt = 90 V;
in). spriegums Zener diodē, U d = 25 V; G). izejas spriegums.

Protams, elektronisko ierīču aizsardzības pret pārspriegumiem problēma ir daudz plašāka, nekā šeit aprakstīta, un katrs konkrētais gadījums prasa īpašu uzmanību un savu optimālo risinājumu. Un šeit nav iespējams visu aprakstīt.

Bet šīs kolekcijas mērķis ir iepazīstināt jūs ar iespējamiem risinājumiem, izmantojot aplūkotās sastāvdaļas.

Pamatojoties uz materiāliem: MicroEM tīmekļa vietnes http://microem.ru/ un Gamma http://www.gamma.spb.ru/

Aizsardzības diode (slāpētājs) 1.5KE15CA

Starp visām dažādībām pusvadītāju ierīces, iespējams, lielākā diožu saime. Schottky diodes, Gunn diodes, Zener diodes, gaismas diodes, fotodiodes, tuneļa diodes un vēl daudz vairāk dažādi veidi un pielietojuma jomas.

Viena no klasēm pusvadītāju diodes mūsu literatūrā to sauc par PON (pusvadītāju sprieguma ierobežotāju) vai slāpētāju. Ārzemju tehniskajā literatūrā nosaukums tiek lietots TVS diode (T aizkaitināms V vecums S slāpētājs). Ļoti bieži TVS-diodes sauc ražotāju zīmoli: TRANSIL, INSEL.

Tehniskajā literatūrā un radioamatieru vidū slāpētāju var saukt atšķirīgi: aizsargdiode, ierobežojoša zenera diode, TVS diode, transils, sprieguma ierobežotājs, ierobežojoša diode. Slāpētājus bieži var atrast komutācijas barošanas avotos - tur tie kalpo kā strāvas ķēdes pārsprieguma aizsardzība komutācijas barošanas avota darbības traucējumu gadījumā.

Apsveriet, kas ir TVS diode, tās darbības princips, kādās shēmās un kādiem nolūkiem tā tiek izmantota.

TVS diodes tika izveidotas 1968. gadā ASV, lai aizsargātu rūpnieciskās iekārtas no atmosfēras elektrības izlādes. Gan rūpnieciskiem, gan sadzīves nolūkiem paredzētu elektronisko ierīču darbības apstākļos liela nozīme tiek piešķirta šo ierīču aizsardzībai no dabiskiem elektriskiem impulsiem.

Ļoti bieži ir sprieguma pārspriegumi un jauda transformatoru apakšstacijas. Tādos gadījumos Ierīces neizdodas simtiem. Tā kā rūpniecības uzņēmumiem ir visaptveroša aizsardzība, un dzīvojamās ēkas šajā gadījumā ir pilnīgi neaizsargātas.

Saskaņā ar dažiem ziņojumiem zaudējumi, kas saistīti ar visu elektronisko iekārtu kļūmēm un sekojošu remontu Amerikas Savienotajās Valstīs, sasniedz aptuveni 12 miljardus ASV dolāru gadā. Eksperti uzskatīja, ka mūsu valstī zaudējumi atbilst šai summai.

Lai aizsargātu aprīkojumu no elektrisko pārspriegumu ietekmes, tika izstrādāta pusvadītāju ierīču klase, ko sauc par TVS diodēm vai "slāpējiem". Dažreiz sarunā var dzirdēt: diodes drošinātājs.

Apzīmējums diagrammā.

Uz ķēdes shēmas slāpētājs (aka aizsargdiode) ir apzīmēts šādi (VD1, VD2 - simetrisks; VD3 - vienvirziena).

Slāpētāja (aizsardzības diodes) darbības princips.

TVS diodēm ir izteikts nelineārs strāvas-sprieguma raksturlielums. Ja elektriskā impulsa amplitūda pārsniedz nominālo spriegumu noteikta veida diodei, tas pāries lavīnas pārrāvuma režīmā. Tas ir, TVS diode ierobežos sprieguma impulsu līdz normālai vērtībai, un “pārpalikums” caur diodi nonāk korpusā (zemē). Process ir skaidrāk redzams attēlā.

Kamēr nepastāv elektroniskās ierīces atteices draudi, TVS diode nekādi neietekmē iekārtas darbību. Šai pusvadītāju ierīcei ir ātrāks reakcijas laiks nekā iepriekš izmantotajiem ierobežotājiem.

Drošinātāju diodes ir pieejamas kā nelīdzsvarotas (vienvirziena) un simetriskas (divvirzienu). Simetriskie var darboties ķēdēs ar bipolāru spriegumu, bet asimetriskie var darboties tikai ar vienas polaritātes spriegumu. Vēl viena tipiska savienojuma shēma (divvirzienu diodei).

Vienvirziena slāpētājam ķēde izskatās nedaudz savādāk.

Ieejas sprieguma palielināšanās gadījumā ierīce ļoti īsā laikā samazina pretestību. Strāva ķēdē strauji palielinās, un drošinātājs izdeg. Tā kā slāpētājs darbojas ļoti ātri, iekārtai netiek nodarīts kaitējums. pazīšanas zīme TVS diodes ir ļoti īss laiks pārsprieguma reakcija. Šī ir viena no aizsargdiožu "mikroshēmām".

Slāpētāju galvenie elektriskie parametri.

U paraugi (V) ir pārrāvuma sprieguma vērtība. Ārvalstu tehniskajā dokumentācijā šis parametrs tiek apzīmēts kā VBR (Sadalījuma spriegums). Šī ir sprieguma vērtība, pie kuras diode pēkšņi atveras un novirza bīstamu strāvas impulsu uz kopējo vadu (“zemējumu”).

Es arr. (μA) - tiešās reversās strāvas vērtība. Šī ir maksimālās apgrieztās noplūdes strāvas vērtība, kas ir visām diodēm. Tas ir ļoti mazs un praktiski neietekmē ķēdes darbību. Vēl viens apzīmējums - Es R (Maks. Reversā noplūdes strāva). To var saukt arī par I RM.

U arr. (V) - pastāvīgs apgrieztais spriegums. Atbilst angļu valodas saīsinājumam V RWM (Darba maksimālais apgrieztais spriegums). Var saukt par V RM.

U robeža imp. (V) – maksimālais ierobežojošais impulsa spriegums. Datu lapās minēta kā VCL vai V C - Maks. iespīlēšanas spriegums vai vienkārši iespīlēšanas spriegums.

Es ierobežoju. maks. (A) - maksimālā maksimālā impulsa strāva. Angļu valodā to dēvē par IPP (Maks. Maksimālā impulsa strāva). Šī vērtība norāda strāvas impulsa maksimālo vērtību, ko slāpētājs var izturēt bez iznīcināšanas. Jaudīgiem slāpētājiem šī vērtība var sasniegt vairākus simtus ampēru!

P imp. (vati) - maksimālā pieļaujamā impulsa jauda. Šis parametrs parāda, cik daudz jaudas slāpētājs var nomākt. Atcerieties, ka vārds slāpētājs cēlies no angļu vārda Slāpētājs, kas tulkojumā nozīmē "nomācējs". Ārvalstu parametra nosaukums Maksimālā impulsa jauda (PPP).

Maksimālās impulsa jaudas vērtību var atrast, reizinot U robežas vērtības. imp. ( VCL) un es lim. maks. ( IPP).

Līdzsvarotas un nesabalansētas TVS diodes strāvas-sprieguma raksturlielumi ir šādi.

Vienvirziena aizsargdiodes (supresora) CVC

IV raksturlielums divvirzienu slāpētājam

Šo diožu lielo trūkumu var uzskatīt par lielu maksimālās impulsa jaudas atkarību no impulsa ilguma. Parasti TVS diodes darbība tiek uzskatīta, ja tai tiek pievadīts impulss ar minimālo pieauguma laiku apmēram 10 mikrosekundes un īslaicīgu.

Piemēram, ar impulsa ilgumu 50 mikrosekundes, SMBJ 12A diode iztur impulsa strāvu, kas gandrīz četras reizes pārsniedz nominālo strāvu.

Ļoti labi pārbaudītas maza izmēra diodes TRANSZORB TM sērija 1,5KE6,8–1,5KE440 (C)A. Tie ir pieejami gan simetriskā, gan asimetriskā versijā. Simetriskai diodei apzīmējumam pievieno burtu C vai CA. Šai sērijai ir liels darba sprieguma diapazons no 5,0 līdz 376 voltiem, īss reakcijas laiks 1 * 10-9 sekundes un iespēja nomākt lielas jaudas impulsus līdz 1500 vatiem. Viņi ir pierādījuši sevi televīzijas, digitālo un citu modernu iekārtu aizsardzības shēmās.

Diodes tiek ražotas DO-201 iepakojumā.

Izmēri ir norādīti collās un milimetros (iekavās). Asimetriskiem slāpētājiem uz korpusa ir krāsains marķēšanas gredzens, kas atrodas tuvāk katoda spailei.

Korpusā ir redzams aizsargdiodes marķējums, kurā ir šifrēti tā galvenie parametri.

THOMSON TRANSIL TM diodes tiek plaši izmantotas, lai aizsargātu automobiļu elektroniku no pārsprieguma. Spēcīgākais elektrisko impulsu avots ir aizdedzes sistēma. Automašīnas stereosistēmas aizsardzībai pietiek ar vienu TRANSIL TM diodi.

Divvirzienu diodes TRANSIL TM 1.5KE440CA tiek veiksmīgi izmantotas plaša patēriņa elektronisko iekārtu aizsardzībai 220 voltu tīklos. To izmantošana ir visefektīvākā, lai aizsargātu objektus, kas ir savienoti ar gaisvadu līnijas. Šajā gadījumā būs aizsardzība gan no atmosfēras elektriskiem impulsiem, gan no impulsu pārspriegumiem gar strāvas ķēdēm.

Andrejs Kadukovs

Elektronisko iekārtu reālos darbības apstākļos tās ķēdēs var rasties dažāda veida elektriskās pārslodzes, no kurām bīstamākās ir dabiskas izcelsmes elektromagnētisko impulsu radītas sprieguma pārslodzes (pārspriegumi), ko rada spēcīgas zibens izlādes, mākslīgas izcelsmes elektromagnētiskie impulsi. (radio raidīšanas ierīču, augstsprieguma pārvades līniju, elektrificētu tīklu starojuma dēļ dzelzceļi utt.), kā arī sakarā ar iekšējām pārejām iekārtā tās darbības laikā (piemēram, pārslēdzot induktīvās slodzes) un elektrostatisko izlādi (ESD).

Dabiskas un mākslīgas izcelsmes elektromagnētiskā impulsa (EMP) ietekme uz elektroniskajiem komponentiem izraisa to parametru izmaiņas gan tiešās enerģijas absorbcijas dēļ, gan impulsu ķēdēs inducētās strāvas un sprieguma ietekmes uz tiem. Saskaņā ar firmas General Semiconductor datiem, ASV rūpniecības zaudējumi no pārsprieguma ietekmes sasniedz vairāk nekā 10 miljardus USD gadā. Ņemot vērā elektronisko iekārtu kalpošanas laiku Krievijā, to nolietojumu un stingru pārsprieguma aizsardzības prasību neesamību, var pieņemt, ka šie zaudējumi mūsu valstī ir salīdzināmi ar tiem, kādi ir ASV.

Visjutīgākās pret dabiskas un mākslīgas izcelsmes EMR izraisīto impulsu spriegumu un strāvu ietekmi uz vadiem un kabeļiem ir ar tiem pievienotās izvadierīces, galvenokārt tās, kas izgatavotas uz IC un diskrētām pusvadītāju ierīcēm.

Minimālā enerģija, kas izraisa pusvadītāju ierīču un IC funkcionālus bojājumus, ir 10-2-10-7 J.

Lai aizsargātu iekārtu ķēdes no elektriskās pārslodzes ietekmes, var izmantot dažādas metodes, no kurām galvenās ir: strukturālā, strukturāli funkcionālā, shēma.

1. tabula. Pārsprieguma aizsardzības elementu salīdzinājums

Drošības elements	Priekšrocība	trūkumi	Lietošanas piemēri
Izlādētājs	Augsta pieļaujamās strāvas vērtība. Zema jauda. Augsta izolācijas pretestība	Augsts izlādes spriegums. Zema izturība un uzticamība. Ievērojams reakcijas laiks. Aizsargātā ķēde ir manevrēta. pēc impulsa nodošanas	Telekomunikāciju un strāvas ķēžu primārā aizsardzība. Kombinētās aizsardzības pirmais posms
Varistors	Augsta pieļaujamās strāvas vērtība. Zemu cenu. Plašs darba strāvu un spriegumu diapazons	Ierobežots kalpošanas laiks. Augstsprieguma ierobežojums. Augsta pašu jauda. Virsmas nostiprināšanas grūtības	sekundārā aizsardzība. Strāvas ķēžu un automobiļu elektronikas aizsardzība. Elektronisko komponentu aizsardzība tieši uz iespiedshēmas plates. Kombinētās aizsardzības pirmais un otrais posms
TVS diode	Zemsprieguma robežas. Augsta izturība un uzticamība. Plašs darba sprieguma diapazons. Augsta veiktspēja. Zema pašspēja. Ideāli piemērots virsmas montāžai	Zema nominālās impulsa strāvas vērtība. Salīdzinoši augstas izmaksas	Ideāli piemērots pusvadītāju komponentu aizsardzībai uz iespiedshēmu plates. sekundārā aizsardzība. Aizsardzība pret ESD, BIN un elektriskām pārejām. Beigu posms kombinētajās aizsargierīcēs
TVS tiristoru	Nav pakļauts degradācijai. Augsta veiktspēja. Augsta vadības strāva	Ierobežots darba sprieguma diapazons. Aizsargātā ķēde tiek šunta pēc impulsa pārejas	Primārā un sekundārā aizsardzība telekomunikāciju ķēdēs

Konstrukciju aizsardzības metodes ietver: racionālu sastāvdaļu izvietojumu un uzstādīšanu, ekranēšanu, zemējumu utt.

Strukturāli funkcionālo metožu grupā ietilpst: racionāla iekārtas darbības principa izvēle un izmantoto signāla pārraides standartu izvēle u.c.

Shēmas metodes ietver pasīvo un aktīvo aizsardzību. Visefektīvākais līdzeklis aprīkojuma aizsardzībai no EMI iedarbības ir aktīvā aizsardzība. Aktīvās aizsardzības ķēžu galvenais elements ir novadītāji, metāla oksīda varistori, TVS-tiristori (pārejas sprieguma slāpētājs) un TVS-diodes, ko vietējā literatūrā sauc par "supresoriem", "pusvadītāju sprieguma slāpētājiem (STS)" vai "diodēm īslaicīgai slāpēšanai". (TSD)". Tā kā šajā rakstā ir aprakstītas ārvalstu ražotāju pusvadītāju ierīces, mēs izmantosim terminu "TVS diodes".

Tabulā. 1 parādīts dažādu aktīvās pārsprieguma aizsardzības elementu salīdzinājums.

Ārzemēs TVS diodes ir pazīstamas ar nosaukumiem (preču zīmēm) Trans Zorb, Transil, Insel utt.

Šobrīd virkne ražotāju ir izstrādājuši TVS diodes, ar kuru palīdzību pilnībā tiek atrisināta REA aizsardzība. Turklāt kopš 1996. gada janvāra Eiropas Standartizācijas komiteja (CENELEC) ieviesa standartus, kas aizliedz ES tirgū pārdot iekārtas bez aizsardzības, tostarp TVS diodes.

Pusvadītāju TVS diodes ir pusvadītāju ierīces ar izteiktu nelineāru strāvas-sprieguma raksturlielumu, kas nomāc impulsu elektriskos pārspriegumus, kuru amplitūda pārsniedz diodes lavīnas pārrāvuma spriegumu.

Normālā darbības režīmā TVS diodei jābūt "neredzamai", tas ir, tai nevajadzētu ietekmēt aizsargātās ķēdes darbību, līdz rodas pārsprieguma impulss. TVS diodes elektriskie raksturlielumi nekādā veidā nedrīkst ietekmēt normālu ķēdes darbību.

Pārsprieguma impulsa laikā TVS diode ierobežo pārsprieguma spriegumu līdz drošam līmenim, kamēr bīstama strāva plūst caur diodi uz zemi, apejot aizsargāto ķēdi. TVS diodes darbības princips ir parādīts att. viens.

Rīsi. 1. TVS diodes darbības princips

TVS diodes bieži jauc ar silīcija Zenera diodēm (Zener diodēm). TVS diodes ir izstrādātas un paredzētas aizsardzībai pret spēcīgiem pārsprieguma spriegumiem, savukārt silīcija zenera diodes ir paredzētas sprieguma regulēšanai un nav paredzētas darbam ar ievērojamām impulsu slodzēm.

TVS diodei ir liels ātrums, atšķirībā no gāzizlādes ierobežotājiem (aizturētājiem), kas ievērojamā reakcijas laika (vairāk nekā 0,15 μs) dēļ neatrisina daudzu pusvadītāju ierīču un mikroshēmu aizsardzības problēmu, jo sākotnējie pārspriegumi spriegums, kas tiek nodots novadītājiem, tiem nav pieņemams.

TVS diožu priekšrocība salīdzinājumā ar novadītājiem ir tāda, ka to pārrāvuma spriegums ir zemāks par ierobežojošo spriegumu (novadītājiem tas ir daudz lielāks par izlādes uzturēšanas spriegumu), tāpēc, tos lietojot, ar tām aizsargātās ķēdes pēc caurbraukšanas netiek šuntētas. pārejoša strāvas impulsa, kā tas ir izlādētāju gadījumā.

Nelīdzsvarotām TVS diodēm reakcijas laiks ir mazāks par 10-12 s, bet simetriskajām mazāks par 5x10-9 s. Tas ļauj tos izmantot, lai aizsargātu dažādas RF shēmas, kas ietver pārejas jutīgas pusvadītāju ierīces un integrālās shēmas.

Vēl viena svarīga TVS diožu īpašība ir p–n savienojuma barjeras kapacitāte. Mazjaudas TVS-diodes (С=90–100 pF) izmanto, lai aizsargātu maiņstrāvas sakaru līnijas ar frekvenci līdz 100 MHz no sprieguma pārspriegumiem.

TVS-diožu strāvas-sprieguma raksturlielumi un to ķēdes simboli ir parādīti attēlā. 1.–3.

Rīsi. 2. Viengala TVS diodes CVC

Rīsi. 3. Simetriskas TVS diodes CVC

TVS diožu elektriskie pamatparametri

U paraugi pie I T (V (BR)), V- pārrāvuma sprieguma vērtība pie noteiktas pārbaudes pārrāvuma strāvas I T;

Es arr. (ID) , mka- tiešās reversās strāvas vērtība, kas plūst caur ierīci pretējā virzienā ar spriegumu, kas vienāds ar V arr. ;

V arr. (VWM), V- pastāvīgs apgrieztais spriegums (saskaņā ar šo parametru tiek izvēlēts ierobežotāja veids);

V robeža. imp. maks. (V C), B- maksimālais ierobežojošais impulsa spriegums pie maksimālās impulsa strāvas noteiktajam ilgumam, darba ciklam, impulsa formai un temperatūrai vide;

R imp. maks. (ppm), W- maksimālā pieļaujamā impulsa jauda, ​​ko ierīce izkliedē noteiktai formai, darba ciklam, impulsa ilgumam un apkārtējās vides temperatūrai.

2. tabula. Veiktspējas ierobežojumi

Piezīme.

1. Ar vienu strāvas impulsu un 25°C temperatūrā.
2. Mērīts, kad tas ir pakļauts vienam impulsam sinusoidāla pusviļņa formā ar ilgumu 8,3 ms vai līdzvērtīgu taisnstūrveida impulss, ar maksimālo impulsa atkārtošanās ātrumu 4 impulsi/min (JEDEC metode)
3. V F = 3,5 V diodēm ar V (BR)< 220 B, и VF = 5,0 B макс. для диодов с V (BR) >220 B.

3. tabula. Elektriskie parametri

Piezīme. Tabulā ir parādīti tikai diožu parametri ar minimālo un maksimālo V (BR) vērtībām.

TVS diodes veids konkrētam lietojumam tiek izvēlēts, pamatojoties uz aprēķināto P imp vērtību. maks. ņemot vērā impulsa ilgumu un tā formu. Tajā pašā laikā V arr. jābūt vienādam vai lielākam par spriegumu, kas darbojas ķēdē, ņemot vērā maksimālo pielaidi.

Parasti P imp. maks. aprēķina, ņemot vērā impulsa ietekmi - 10/1000 µs (t f =10 µs, t un =1000 µs), kas parādīts att. 4.

Rīsi. 4

Bet reālos darbības apstākļos atkarībā no pārsprieguma rakstura impulsa parametriem var būt citas vērtības. Tāpēc daudzi starptautiskie un valsts standarti nosaka citus impulsa parametrus. Piemēram, IEC 801-5 standartā datu līnijām ir aprakstīts pārsprieguma impulss ar viļņa formu 1,2/50 ms.

5. attēlā parādīta maksimālās pieļaujamās pārsprieguma jaudas atkarība no pārsprieguma impulsa ilguma SMBJ12A tipa TRANSZORB® TVS diodei ar P imp. maks. = 600 W. Parasti ražotāji sniedz līdzīgus grafikus visu veidu un sēriju TVS diožu specifikācijās. Šis grafiks parāda, ka, palielinoties pārsprieguma impulsa ilgumam virs 1000 µs, TVS diodes maksimālās pieļaujamās impulsa jaudas vērtība samazinās, un otrādi, samazinoties ilgumam, palielinās maksimāli pieļaujamā jauda. Ja TVS diode tiek pakļauta īsākiem impulsiem, tā izturēs lielāku impulsa strāvu (IP). Ar impulsa ilgumu 50 ms, SMBJ12A TVS diode izturēs impulsa strāvu, kas 3,5 reizes pārsniedz nominālo strāvu.

Rīsi. 5. Maksimāli pieļaujamās impulsa jaudas atkarība no pārsprieguma impulsa ilguma

Šo metodi var izmantot, lai aprēķinātu TVS diožu maksimālās pieļaujamās jaudas un impulsa strāvas vērtības ar jebkuru P imp nominālvērtību. maks. (400 W, 500 W, 1,5 kW, 5 kW).

Ja vienas TVS diodes jauda neatbilst noteiktajām prasībām Rimp. maks., tie ir savienoti virknē. Ja virknē ir savienotas divas TVS diodes, jauda tiek dubultota utt. Virknē var pieslēgt jebkuru TVS diožu skaitu. Šajā gadījumā sadalījums pa V paraugiem. katras ierīces nedrīkst pārsniegt 5%, kas garantē vienādu slodzi sērijveidā savienotajām ierīcēm. Ja nav iespējams sasniegt nepieciešamo jaudu savienojot virknē, ir atļauts paralēlais savienojums. Garantētai ierīču noslodzei jaudas ziņā nepieciešama to precīza saskaņošana atbilstoši V robežai. (ne vairāk kā 20 mV). Ir atļauts arī jaukts TVS diožu savienojums.

TVS diodes kopā ar galveno mērķi var izmantot kā Zener diodes (Zener diodes). Šajā gadījumā ir nepieciešami papildu dati par maksimālās pieļaujamās pastāvīgās jaudas izkliedes un dinamisko pretestību vērtībām pie minimālās un maksimālās strāvas.

Ārzemēs TVS diodes pirmo reizi 1968. gadā izstrādāja GSI (General Semiconductor Industries), lai aizsargātu sakaru ierīces no zibens izlādes. Vēlāk šis uzņēmums radīja TVS diodes ar pārrāvuma spriegumu no 6,8 līdz 200 V ar impulsa jaudu 1,5 kW, lai aizsargātu aviācijas iekārtas, sakaru iekārtas no mākslīgā elektromagnētiskā starojuma ietekmes, aizsargātu mikroshēmas no iekšējām elektriskā sprieguma slodzēm, no statiskās elektrības. , kā arī TVS diodes ar zemu induktivitāti un kapacitāti. Šobrīd pasaulē tiek ražoti aptuveni 3000 veidu TVS diodes ar impulsa jaudu no 0,15 līdz 60 kW pārrāvuma spriegumam no 6,0 līdz 3000 V.

TRANSZORB® TVS diodes no General Semiconductor

General Semiconductor TRANSZORB® TVS diodes ir pieejamas dažādos dizainos, lai tās atbilstu ekspluatācijas apstākļiem un lietojumiem. Ir pieejamas atsevišķas diodes plastmasas korpusā ar elastīgiem vadiem, kas paredzētas montāžai caur caurumu, ar maksimālo pieļaujamo impulsa jaudu 400 W, 500 W, 600 W, 1,5 kW un 5 kW. Uzstādīšanai strāvas ķēdēs parasti tiek izmantotas diodes ar visaugstākajām maksimālās pieļaujamās impulsa jaudas vērtībām. Ar zemākiem jaudas rādītājiem augsta blīvuma lietojumprogrammās tiek izmantotas diodes un diožu bloki, kas ir pieejami gan DIP, gan virsmas montāžas komplektos. Tie ir pieejami ar maksimālo pieļaujamo impulsa jaudu 400 W, 500 W, 600 W, 1,5 kW un 5 kW. Diožu komplekti parasti izmanto datu līnijās, lai aizsargātu I/O portus no ESD. Turklāt ir pieejamas specializētas zemas kapacitātes TVS diodes izmantošanai ķēdēs ar lielu datu pārraides ātrumu, lai novērstu noderīgo signālu vājināšanos. TRANSZORB® TVS diodes ir pieejamas darbam ķēdēs ar darba spriegumu no 5 līdz 376 V. Pateicoties plašajam iespējamo darba spriegumu diapazonam un pieļaujamajām jaudas vērtībām (kā arī pārspriegumiem), TRANSZORB® TVS diodes tiek izmantotas dažādās elektroniskajās shēmās un lietojumprogrammas.

TRANSZORB® diskrētās TVS diodes

TRANSZORB® diskrētās TVS diodes ir paredzētas jutīgu elektronisko komponentu aizsardzībai pret pārspriegumiem, ko izraisa elektrostatiskā, sakaru un zibens izlāde. Visas diskrēto TVS diožu sērijas tiek ražotas ar elastīgiem vadiem montāžai caurumos, plastmasas korpusā ar pusvadītāju savienojuma aizsardzību ar pasivētu stikla slāni. Ieteicamā diožu lodēšanas temperatūra ir 265 °C/10 s.

Tiem raksturīgs plašs darba spriegumu diapazons (no 5,0 līdz 376 V) un ierobežojošie spriegumi (no 6,0 līdz 440 V), īss reakcijas laiks (simetriskām diodēm - 1x10-9 s), spēja nomākt lielas jaudas pārsprieguma impulsus. (līdz 1500 W ar impulsa formu 10/1000 µs). Tas ļauj tos izmantot, lai aizsargātu telekomunikāciju iekārtas, digitālās saskarnes u.c. nelabvēlīgā elektromagnētiskā vidē.

TRANSZORB® TVS diožu sērija 1.5KE6.8–1.5KE440CA (1N6267–1N6303A)

1.5KE6.8–1.5KE440CA sērijas diodes ir pieejamas simetriskās un asimetriskās versijās. Simetriskas diodes apzīmējumā tiek pievienots sufikss C vai CA. Piemēram, 1,5KE6,8C, 1,5KE440CA. 1N6267-1N6303A sērija ir pieejama tikai viena gala versijās.

TRANSZORB® TVS diodes ICTE 5.0-ICTE 15C Series (1N6273-1N6377 un 1N6382-1N6385)

Diodes ir pieejamas simetriskā un asimetriskā dizainā. Šīs sērijas asimetrisko un simetrisko diožu elektriskie parametri ir parādīti tabulā. 4 un 5.

4. tabula. Viena gala diožu elektriskie parametri

Tips (JEDEC)	Tips (vispārējais pusvadītājs)
1N6373(2)	ICTE-5(2)	5.0	6,0	300	7,1	7,5	160
1N6374	ICTE-8	8,0	9,4	25,0	11,3	11,5	100
1N6375	ICTE-10	10,0	11,7	2,0	13,7	14,1	90
1N6376	ICTE-12	12,0	14,1	2,0	16,1	16,5	70
1N6377	ICTE-15	15,0	17,6	2,0	20,1	20,6	60

5. tabula. Nesabalansētu diožu elektriskie parametri

Tips (JEDEC)	Tips (vispārējais pusvadītājs)	Līdzstrāvas apgrieztais spriegums V WM (B)	Min. (3) pārrāvuma spriegums pie 1 mA V (BR) (B)	Maks. arr. strāva pie V WM I D (μA)	Maks. iespīlēšanas spriegums pie I PPM = 1,0 A V C (V)	Maks. iespīlēšanas spriegums pie I PPM = 10 A V C (B)	Maks. imp. ierobežojošā strāva I PPM (A)
1N6382	ICTE-8C	8,0	9,4	50,0	11,4	11,6	100
1N6383	ICTE-10C	10,0	11,7	2,0	14,1	14,5	90
1N6384	ICTE-12C	12,0	14,1	2,0	16,7	17,1	70
1N6385	ICTE-15C	15,0	17,6	2,0	20,8	21,4	60

6. tabula. Simetrisko diožu elektriskie parametri

Piezīme.

1. Simetriskām diodēm apzīmējumā ir sufikss "C".
2. Diodes ICTE-5 un 1N6373 ir pieejamas tikai viena gala versijā.
3. Norādītā minimālā pārrāvuma sprieguma pielaide ir ±1 volts.
4. Ierobežojuma koeficients (K robeža): nepārsniedz 1,33 ar jaudu, kas vienāda ar R imp.max, un nepārsniedz 1,2 pie 0,5 R imp.max. Līdz robežai - attiecība V C /V BR .

Izmēru rasējums, veiktspējas ierobežojumi tādi paši kā 1.5KE6.8-1.5KE440CA (1N6267-1N6303A) sērijai.

Diožu apzīmējumi 1N6273–1N6377 un 1N6382–1N6385 atbilst 1Nxx sērijas apzīmējumam.

ICTE-5.0 sērijas diožu simbols - ICTE-15C

Diagrammas, kas parāda maksimālo pieļaujamo impulsa jaudu (ppm) pret impulsa platumu (td) un Pppm (Ipp) pret apkārtējās vides temperatūru (T), ir līdzīgas 1,5KE6,8-1,5KE440CA (1N6267-1N6303A) sērijas diodēm.

Rīsi. 9. C atkarība no V(BR) viengala diskrētajām TVS diodēm no sērijas ICTE5.0 - ICTE15 (1N6273 - 1N6377)

Kas ir slāpētājs

SlāpētājsŠī ir viena no pusvadītāju diožu šķirnēm.
Un pēc tā funkcijām tas ir visvairāk līdzīgs Zener diodei: tas arī atveras pie noteikta sprieguma.

Slāpētāji tika izveidoti 1968. gadā ASV, lai aizsargātu rūpnieciskās iekārtas no atmosfēras elektrības izlādes. Gan rūpnieciskiem, gan sadzīves nolūkiem paredzētu elektronisko ierīču darbības apstākļos liela nozīme tiek piešķirta šo ierīču aizsardzībai no dabiskiem elektriskiem impulsiem.

Ļoti bieži strāvas transformatoru apakšstacijās ir sprieguma pārspriegumi. Šādos gadījumos sadzīves tehnika sabojājas simtiem. Rūpniecības uzņēmumiem ir visaptveroša aizsardzība, bet dzīvojamās ēkas šajā gadījumā ir pilnīgi neaizsargātas.

Saskaņā ar dažiem ziņojumiem zaudējumi, kas saistīti ar visu elektronisko iekārtu atteici un turpmāko remontu Amerikas Savienotajās Valstīs, sasniedz aptuveni 12 miljardus USD gadā. Eksperti uzskatīja, ka mūsu valstī zaudējumi atbilst šai summai.

Lai aizsargātu aprīkojumu no elektrisko pārspriegumu ietekmes, tika izstrādāta pusvadītāju ierīču klase, ko sauc par TVS diodēm vai "slāpējiem". Dažreiz sarunā var dzirdēt: diodes drošinātājs.

Nosaukums TVS diode tiek tulkots kā Vransient V oltage S slāpētājs: pusvadītāju sprieguma ierobežotājs.

Slāpētāja apzīmējums diagrammās

Slāpētājiem ir dažas šķirnes, proti: tie var būt vienvirziena un divvirzienu. Un tālāk elektriskās diagrammas slāpētāji ir apzīmēti šādi:

Slāpētāju galvenie elektriskie parametri

U paraugi (V) ir pārrāvuma sprieguma vērtība. Ārvalstu tehniskajā dokumentācijā šis parametrs tiek apzīmēts kā VBR (Sadalījuma spriegums). Šī ir sprieguma vērtība, pie kuras diode pēkšņi atveras un novirza bīstamu strāvas impulsu uz kopējo vadu (“zemējumu”).

Es arr. (μA) - tiešās reversās strāvas vērtība. Šī ir maksimālās apgrieztās noplūdes strāvas vērtība, kas ir visām diodēm. Tas ir ļoti mazs un praktiski neietekmē ķēdes darbību. Vēl viens apzīmējums - Es R (Maks. Reversā noplūdes strāva). To var saukt arī par I RM.

U arr. (V) - pastāvīgs apgrieztais spriegums. Atbilst angļu valodas saīsinājumam V RWM(Darba maksimālais apgrieztais spriegums). Var saukt par V RM.

U robeža imp. (V) – maksimālais ierobežojošais impulsa spriegums. Datu lapās minēta kā VCL vai V C - Maks. iespīlēšanas spriegums vai vienkārši iespīlēšanas spriegums.

Es ierobežoju. maks. (A) - maksimālā maksimālā impulsa strāva. Angļu valodā to dēvē par IPP (Maks. Maksimālā impulsa strāva). Šī vērtība norāda strāvas impulsa maksimālo vērtību, ko slāpētājs var izturēt bez iznīcināšanas. Jaudīgiem slāpētājiem šī vērtība var sasniegt vairākus simtus ampēru!

P imp. (vati) - maksimālā pieļaujamā impulsa jauda. Šis parametrs parāda, cik daudz jaudas slāpētājs var nomākt. Atcerieties, ka vārds slāpētājs cēlies no angļu vārda Slāpētājs, kas tulkojumā nozīmē "nomācējs". Ārvalstu parametra nosaukums Maksimālā impulsa jauda (PPP).

Maksimālās impulsa jaudas vērtību var atrast, reizinot U robežas vērtības. imp. ( VCL) un es lim. maks. ( IPP).

Slāpētāju voltu-ampēru raksturlielumi

Ierobežojošo diožu IV raksturlielumi izskatās šādi:
Vienvirziena slāpētājam

Divvirzienu slāpētājam

Šo diožu lielo trūkumu var uzskatīt par lielu maksimālās impulsa jaudas atkarību no impulsa ilguma. Parasti TVS diodes darbība tiek uzskatīta, ja tai tiek pievadīts impulss ar minimālo pieauguma laiku apmēram 10 mikrosekundes un īslaicīgu.

Slāpētāju pārslēgšanas shēmas

Viena no iespējamām slāpētāja ieslēgšanas shēmām:

Šajā gadījumā tas izrādās šādi: starp diviem sprieguma avotiem ir uzstādīta ierobežojoša diode (slāpētājs) VD1. Liela impulsa gadījumā vismaz vienā ieejā tas izlaužas, kā rezultātā izdegs drošinātāji F1 vai F2. Rūpnieciskajās radioiekārtās drošinātāju lomu var pildīt keramikas rezistori ar zemu omi.