¿Qué es el diodo de TVS?

En la era del rápido desarrollo de dispositivos electrónicos, es crucial proteger los circuitos de los impactos de voltaje transitorio. Los TVS (supresor de voltaje transitorio) los diodos, como un dispositivo de protección de circuito clave, juegan un papel insustituible. Este artículo elaborará exhaustivamente sobre la definición, las características, el principio de trabajo, la aplicación, la selección, las diferencias de los diodos Zener y los métodos de prueba deTVS Diodos. https://www.sic-components.com/tvs-diodos

¿Qué es unDiodo de TVS?

Características clave de los diodos TVS

Respuesta rápida: TVS Diodospuede responder a voltajes transitorios en un tiempo extremadamente corto (generalmente en el rango de picosegundos a nanosegundos), pasando rápidamente de un estado de alta impedancia a un estado de baja impedancia, y pasando rápidamente la sobretensión al suelo, proporcionando una protección rápida para el circuito.

Capacidad de absorción de alto aumento:Puede soportar la alimentación transitoria de hasta varios kilovatios, absorber una gran cantidad de energía, suprimir efectivamente las sobrevolticiones y garantizar el funcionamiento normal del circuito en entornos de voltaje duros.

Baja corriente de fuga:Bajo el voltaje de funcionamiento normal, el diodo TVS se encuentra en un estado de alta impedancia, con solo una corriente de fuga muy pequeña que pasa, que casi no tiene impacto en el funcionamiento normal del circuito y garantiza la estabilidad y las características de consumo de baja potencia del circuito.

Rango de voltaje amplio:Tiene varias especificaciones de voltaje de voltaje y sujeción, que se pueden aplicar a los requisitos de protección del circuito de diferentes niveles de voltaje, que cubren desde dispositivos electrónicos de consumo de bajo voltaje hasta escenarios de aplicación industrial de alto voltaje.

Tipos de tvs diodos

TVS unidireccionales diodos:La función de un diodo de TVS unidireccional en el circuito es similar a la de un diodo rectificador. Cuando se conduce hacia adelante, es como un diodo ordinario, y cuando el voltaje inverso alcanza el voltaje de descomposición, entrará rápidamente en el estado de desglose de avalancha y sujetará el voltaje transitorio. Se usa comúnmente en circuitos de fuente de alimentación de CC, líneas de señal unipolares, etc., para proteger el circuito de las sobretensiones hacia adelante y los voltajes transitorios invertidos.

Diodos de TVS bidireccionales: Un diodo de TVS bidireccionalpuede ser equivalente a dos Diodos de TVS unidireccionales conectados de regreso a la espalda. Puede proteger contra voltajes transitorios en direcciones positivas y negativas. Es adecuado para circuitos de CA, líneas de señal bidireccionales y escenarios en los que se requiere protección contra sobretensiones en voltajes positivos y negativos, como líneas de datos e interfaces de comunicación. En comparación con los diodos TVS unidireccionales, sus escenarios de aplicación son más extensos y flexibles.

Principio de trabajo de los diodos TVS

Aplicaciones típicas de diodos TVS

Protección del circuito de alimentación:En los extremos de entrada y salida de la fuente de alimentación, los diodos TVS pueden suprimir de manera efectiva los voltajes de sobretensión de la red eléctrica, los picos transitorios generados por los interruptores de alimentación, etc., proteger el módulo de alimentación y varios dispositivos electrónicos conectados a la fuente de alimentación, y garantizar el funcionamiento estable del sistema de alimentación.

Protección de la interfaz de comunicación:En los circuitos de interfaz de comunicación, como USB, Ethernet y RS-232, los diodos de TVS pueden proteger contra los voltajes transitorios causados por la descarga electrostática, la interferencia electromagnética (EMI), etc., garantizar la precisión y confiabilidad de la transmisión de datos, y evitar que los chips de interfaz se dañen debido a los sobrevoltivos.

Sistemas electrónicos automotrices:Durante el funcionamiento de los automóviles, el sistema eléctrico enfrentará varias interferencias de voltaje complejas, como los voltajes transitorios generados por la encendido del motor y la conmutación de carga. Los diodos TVS se usan ampliamente en los circuitos de las unidades de control electrónico automotrices (ECU), sensores, dispositivos de comunicación en el vehículo, etc., para proteger estos componentes electrónicos clave de los impactos de voltaje y mejorar la estabilidad y la confiabilidad de los sistemas electrónicos automotrices.

Equipo de automatización industrial:En entornos industriales, es probable que factores como la interferencia electromagnética y los rayos causen fenómenos de sobretensión en los circuitos de equipos. Los diodos TVS se utilizan en los circuitos de control, las interfaces de sensores, los circuitos de accionamiento de motor, etc., de equipos de automatización industrial, que pueden mejorar la capacidad anti-interferencia del equipo y garantizar la continuidad y la seguridad de la producción industrial.

Consideraciones para seleccionar diodos TVS

Voltaje de desglose (VBR):El voltaje de desglose del diodo de TVS debe seleccionarse de acuerdo con el voltaje de funcionamiento normal del circuito para garantizar que no realice durante el funcionamiento normal y pueda responder de manera oportuna cuando se produce una sobretensión. En general, el VBR debe ser ligeramente más alto que el voltaje de funcionamiento normal máximo del circuito, dejando un cierto margen de seguridad.

Voltaje de sujeción (VCL):El voltaje de sujeción es el nivel en el que el diodo de TVS limita el voltaje cuando resiste la corriente transitoria. Cuanto menor sea este valor, mejor será el efecto de protección para el circuito protegido. Al seleccionar, es necesario asegurarse de que el VCL sea más bajo que el voltaje máximo de soporte del componente protegido para proteger efectivamente el circuito.

Potencia de pulso máximo (PPM): de acuerdo con la energía del posible voltaje transitorio, seleccione un diodo de TVS con suficiente potencia de pulso máximo para garantizar que pueda absorber la energía transitoria sin dañarse. El PPM debe ser mayor que la potencia máxima que puede generar el voltaje transitorio.

Formulario de paquete:Los diodos de TVS tienen varias formas de paquetes, como el paquete de montaje en superficie (SOT, SMD, etc.) y el paquete de orificio de paso (DO-41, DO-15, etc.). La selección del formulario del paquete debe considerar factores como el diseño de la placa de circuito, el método de instalación y los requisitos de disipación de calor.

Tiempo de respuesta: para los circuitos con altos requisitos para la velocidad de respuesta a voltajes transitorios, se debe seleccionar un diodo de TVS con un tiempo de respuesta corto para garantizar que pueda desempeñar un papel protector de manera oportuna cuando se produce un voltaje transitorio.

Diferencias entre los diodos de TVS y los diodos Zener (ZD)

Propósito de la aplicación:Los diodos Zener se utilizan principalmente para la regulación de voltaje, utilizando sus características de voltaje estable para proporcionar un voltaje de referencia constante para el circuito dentro de un rango de corriente baja (generalmente 5 mA - 40 mA). Por el contrario, los diodos de TVS se usan principalmente para la protección contra sobretensión, conduciendo rápidamente para absorber la energía cuando se produce una sobretensión transitoria en el circuito para proteger el circuito.

Parámetros de voltaje:Los diodos Zener se centran en el voltaje Zener (Vz), que permanece relativamente estable dentro del rango de baja corriente especificado. Los diodos TVS tienen dos parámetros importantes, el voltaje de separación inversa (VRWM) y el voltaje de desglose (VBR). El VRWM es el voltaje que no causa descomposición durante el funcionamiento normal, y el VBR es el voltaje al que comienza la conducción para la protección. Además, su voltaje de sujeción (VCL) se usa para limitar el nivel de sobretensión.

Capacidad de manejo actual:Los diodos Zener generalmente no son adecuados para situaciones actuales grandes y trabajan principalmente en pequeños circuitos de señal. Los diodos TVS pueden soportar grandes corrientes transitorias, generalmente capaces de manejar corrientes en el rango de varios amperios a docenas de amperios para hacer frente a la absorción de energía durante los transitorios de sobretensión.

¿Cuál es la diferencia entre televisores y diodos Schottky?

Función: los diodos Schottky se usan principalmente paraRectificación con una baja caída de voltaje hacia adelante (p. Ej., 0.2V - 0.4V), alta velocidad de conmutación y son adecuados para aplicaciones de alta frecuencia. Los diodos de TVS son para protección de voltaje transitorio, sobrecargadores de sujeción y protección de circuitos de sobretensiones de voltaje.

Manejo de voltaje y corriente: los diodos Schottky están clasificados para corrientes y voltajes de avance e inversa específicos en condiciones de funcionamiento normales. Los diodos TVS están diseñados para manejar grandes corrientes transitorias durante los eventos de sobrevoltaje y tienen clasificaciones de voltaje de descomposición y sujeción específicas para fines de protección.

Principio de operación: los diodos Schottky operan basados en la barrera de Schottky entre el metal y el semiconductor. Los diodos de TVS operan en función del desglose de avalancha o el principio de desglose de Zener para proteger contra las sobretensiones.

Guía de prueba completa para Diodos de TVS

Prueba de voltaje de desglose

Equipo de prueba: una fuente de alimentación de CC, una resistencia limitante de corriente, un voltímetro y un amperímetro.

Pasos de prueba: conecte el diodo de TVS en la serie con la resistencia limitante de corriente a la fuente de alimentación de CC, aumente gradualmente el voltaje de la fuente de alimentación y monitoree el voltaje a través del diodo de TVS con un voltímetro y la corriente con un amímetro. Cuando la corriente aumenta de repente, el voltaje en este momento es el voltaje de descomposición (VBR). Registre este valor y compare con la especificación del dispositivo para determinar si cumple con los requisitos.

Prueba de voltaje de sujeción

Equipo de prueba: un generador de pulso, un osciloscopio y una resistencia de carga.

Pasos de prueba:Use el generador de pulso para generar pulsos de voltaje transitorio simulados y aplíquelos al circuito conectado con el diodo TVS y la resistencia de carga. Observe la forma de onda de voltaje a través del diodo de TVS a través del osciloscopio. El valor de voltaje más alto cuando el diodo de TVS realiza bajo la acción del pulso es el voltaje de sujeción (VCL). Verifique si este valor está dentro del rango especificado.

Prueba con un multímetro

Configuración del multímetro:Establezca el multímetro en el modo de prueba de diodo.

Juicio y pruebas de polaridad:Determine el ánodo y el cátodo de acuerdo con la identificación del diodo de TVS. Conecte la sonda roja del multímetro al ánodo y la sonda negra al cátodo. Si el diodo es normal, el multímetro debe mostrar una cierta caída de voltaje hacia adelante (aproximadamente 0,7 V para diodos de TVS de silicio), y algunos multímetros son pitos. Luego, cambie las sondas y mida la resistencia inversa. En circunstancias normales, se debe mostrar un estado de alta resistencia (infinito o cercano a infinito). Si los resultados de la medición no cumplen con las condiciones anteriores, indica que el diodo de TVS puede estar defectuoso.

Signos de un malDiodo de TVS

Cortocircuito:Si el diodo de TVS muestra un estado de baja resistencia durante las mediciones y la corriente hacia adelante e inversa puede pasar libremente, indica un cortocircuito y la pérdida de su función de protección.

Circuito abierto:Si se muestra una alta resistencia durante las mediciones hacia adelante e inversa y no pasa corriente, indica que el diodo de TVS está circuido abierto y no puede proteger el circuito.

Degradación del rendimiento:Durante el proceso de prueba, si los parámetros como el voltaje de descomposición y el voltaje de sujeción se desvían del rango especificado en la especificación, o la corriente de fuga aumenta significativamente, indica que el rendimiento del diodo de TVS se ha degradado y es posible que no pueda proteger el circuito de manera efectiva, y debe reemplazarse de manera oportuna.

SICPosee una gran cantidad de Diodos TVS completos y de alta calidad (https://www.sic-components.com/tvs-diodos), que pueden cumplir completamente los requisitos de protección de varios circuitos. Sus productos cubren una variedad de tipos, desde modelos de bajo voltaje adecuados para circuitos de bajo voltaje hasta especificaciones de alto voltaje capaces de manejar entornos de alto voltaje, y todo lo demás. En términos de energía, ya sea para escenarios de aplicación de pequeña potencia o circuitos de alta potencia que necesitan resistir una gran potencia de pulso, los diodos TVS de SIC pueden proporcionar una protección confiable. Estos diodos de TVS adoptan procesos de fabricación avanzados y tienen la característica de una respuesta rápida, lo que les permite reaccionar instantáneamente a los transitorios de voltaje, sujetar el voltaje a un nivel seguro y proteger efectivamente los componentes electrónicos sensibles. Con su excelente rendimiento y rica línea de productos, los diodos TVS de SIC se convierten en la opción ideal para garantizar la operación estable de circuitos en numerosas industrias.

FQA:

1.¿Cuál es la diferencia entre televisores y diodos normales?

Función: los diodos normales como los diodos rectificadores son para rectificación, regulación de voltaje en algunos casos y procesamiento de señales. Los diodos TVS son específicamente para la protección de voltaje transitorio, reaccionando a eventos de sobrevoltaje y sujetando el voltaje para proteger el circuito.

Manejo de voltaje: los diodos normales tienen una caída de voltaje hacia adelante específica (por ejemplo, aproximadamente 0,7 V para diodos de silicio) y están clasificados para ciertos voltajes hacia adelante e inverso. Los diodos TVS están diseñados para manejar voltajes y corrientes transitorios altos durante los eventos de sobrevoltaje, con voltajes de descomposición especificados y voltajes de sujeción.

Tiempo de respuesta: los diodos de TVS responden rápidamente (en el orden de picosegundos a nanosegundos) a eventos transitorios, mientras que los diodos normales tienen una respuesta relativamente más lenta.

2. ¿Dónde se usan los diodos TVS?

Los diodos de TVS se utilizan en varios circuitos, incluidos los circuitos de suministro de energía para proteger de las oleadas y picos; Interfaces de comunicación como USB, Ethernet y Rs - 232 para proteger contra los voltajes transitorios inducidos por ESD y EMI; Electrónica automotriz en ECU, sensores y sistemas de comunicación en vehículos; automatización industrial en circuitos de control, circuitos de accionamiento de motor e interfaces de sensores; y electrónica de consumo, como teléfonos inteligentes, tabletas y computadoras portátiles para proteger los circuitos internos de las fluctuaciones de voltaje.

3. ¿Por qué no usar el diodo Schottky para la protección de voltaje transitorio?

Los diodos Schottky son principalmente para la rectificación, con una caída de voltaje hacia adelante y alta velocidad de conmutación. No están diseñados para manejar los altos voltajes transitorios y las corrientes asociadas con oleadas y ESD. Carecen de la capacidad de sujetar sobretensiones transitorias, que es la función principal de los diodos TVS, por lo que no son adecuados para la protección de voltaje transitorio en muchos casos.

4. ¿Cómo se miden los diodos TVS?

Parámetros eléctricos: parámetros como el voltaje de descomposición (VBR), el voltaje de sujeción (VCL), la potencia de pulso máximo (PPM) y la corriente de fuga se miden. El voltaje de descomposición se mide aumentando gradualmente el voltaje a través del diodo hasta que se descompone. El voltaje de sujeción se mide durante la aplicación de un pulso de voltaje transitorio, observando el voltaje a través del diodo durante la conducción. La potencia máxima del pulso está relacionada con la capacidad de manejo de energía, y la corriente de fuga se mide en condiciones normales de voltaje de operación.

Rendimiento en circuitos: el rendimiento de los diodos de TVS en un circuito se puede evaluar simulando eventos de voltaje transitorio (por ejemplo, utilizando un generador de pulso para generar sobretensiones) y observando cómo el diodo de TVS protege el circuito, verificando si los componentes protegidos son seguros de daños.

5. ¿Qué causa que los diodos de TVS fallen?

Voltaje o corriente excesiva: si el voltaje o la corriente transitoria excede los valores nominales del diodo de TVS, puede causar daños, como agotamiento o circuito corto.

Sobrecalentamiento: operación continua en condiciones de alta corriente o alta potencia puede causar sobrecalentamiento, lo que lleva a la degradación del rendimiento y, finalmente, fallas.

Envejecimiento: con el tiempo, el rendimiento de los diodos de TVS puede degradarse debido a los efectos de envejecimiento, como los cambios en el voltaje de descomposición y el voltaje de sujeción.

Estrés eléctrico: la exposición repetida a eventos transitorios puede causar daño acumulativo, reduciendo gradualmente su vida útil y su capacidad de protección.

6. ¿Qué sucede si un diodo tiene demasiada corriente?

Sobrecalentamiento: la corriente excesiva puede hacer que el diodo genere una gran cantidad de calor, lo que potencialmente conduce al daño térmico, como la fusión de componentes internos o degradación del material semiconductor.

Desglose: en el caso de los diodos de TVS, si la corriente excede el valor nominal durante un evento transitorio, puede causar una descomposición anormal, lo que puede conducir a un circuito corto o falla del diodo.

Degradación del rendimiento: para los diodos normales utilizados en la rectificación u otras aplicaciones, la corriente excesiva puede afectar su caída de voltaje hacia adelante y las características de corriente de fuga inversa, degradando su rendimiento con el tiempo.

7. ¿Cómo eliges un diodo de TVS?

Voltaje de descomposición: seleccione un diodo de TVS con un voltaje de descomposición ligeramente mayor que el voltaje de funcionamiento normal máximo del circuito.

Voltaje de sujeción: el voltaje de sujeción debe ser más bajo que el voltaje máximo de soporte de los componentes protegidos.

Potencia de pulso máximo: según la energía transitoria esperada en el circuito, elija un diodo de TVS con suficiente potencia de pulso máximo.

Tiempo de respuesta: para circuitos con altos requisitos para la velocidad de respuesta a voltajes transitorios, elija un diodo de TVS con un tiempo de respuesta corto.

Formulario del paquete: considere el diseño de la placa de circuito, el método de instalación y los requisitos de disipación de calor al elegir el formulario del paquete.

8. ¿Cuáles son las ventajas de los diodos TVS?

Respuesta rápida: los diodos de TVS pueden responder rápidamente a eventos de voltaje transitorio, generalmente en el rango de nanosegundos de picosegundos, proporcionando protección inmediata al circuito.

Absorción de alta marea: pueden absorber una gran cantidad de energía transitoria, con altas clasificaciones de potencia de pulso máximo, protegiendo componentes sensibles del daño causado por picos de voltaje.

Baja corriente de fuga: en condiciones de funcionamiento normales, los diodos de TVS tienen una corriente de fuga muy baja, minimizando el impacto en el funcionamiento normal del circuito y ayudando a mantener un bajo consumo de energía.

Rango de voltaje amplio: disponible en una variedad de voltaje de descomposición y especificaciones de voltaje de sujeción, los diodos TVS se pueden usar en diferentes circuitos de nivel de voltaje.

Protección confiable: ofrecen protección confiable contra diversas fuentes de voltaje transitorio, como ESD, rayos y fluctuaciones de la fuente de alimentación, mejorando la confiabilidad general del sistema electrónico.

9. ¿Cuál es la diferencia entre el diodo de Varistor y TVS?

Principio de operación: los varistores funcionan según el cambio de resistencia con el voltaje. Los diodos de TVS operan en función del desglose de avalancha o el principio de desglose de Zener de los semiconductores.

Tiempo de respuesta: los diodos de TVS generalmente tienen un tiempo de respuesta más rápido (picosegundos a nanosegundos) en comparación con los varistores, que pueden tener un tiempo de respuesta en el rango de microsegundos.

Manejo de voltaje y corriente: los varistores pueden manejar corrientes transitorias relativamente grandes, pero sus características de voltaje de sujeción pueden no ser tan precisas como las de los diodos TVS. Los diodos TVS están diseñados para sujetar el voltaje a un nivel específico durante los eventos de sobretensión.

Escenarios de aplicación: los varistores a menudo se usan en circuitos de fuente de alimentación para la protección general de sobretensión. Los diodos de TVS son más adecuados para proteger componentes electrónicos confidenciales en interfaces de comunicación, circuitos de control y otras aplicaciones donde se requieren una sujeción de voltaje precisa y una respuesta rápida.

10. ¿Puedes poner diodos TVS en serie?

Sí, los diodos de los televisores se pueden poner en la serie. Esto es útil en aplicaciones donde se requiere un mayor voltaje de desglose, ya que el voltaje total de desglose de la combinación de la serie es la suma del voltaje de descomposición.

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