Clamp diode что это

Возможно, кто-то сталкивался с сабжем.

Стоит сей зверь в ИБП в обвязке Current Mode Controller ICE3B0365J. Как я понимаю — для защиты встроенного мосфета и сглаживания переходных скачков сетевого напряжения.
Сам ИБП не подавал признаков жизни — ВЧ транс издавал повторающиеся «цикания». Похоже на срабатывание защиты в контроллере ICE3B0365J (ИМХО). После демонтажа защитного диода схема заработала. Но вопрос остался.

На схеме, после выпрямления, ~320вольт (амплитудное). По даташиту на диод PKC-136, Breakdown voltage = 160V. Как он раньше работал, если на нем было 320в? Или 320в стало на нем уже после, в результате чего он и погорел? Но БП работает.

Уважаемые друзья! Если не сложно, поясните, почему у меня «не едут лыжи»)

Заголовок сообщения: Re: Защитный диод PKC-136. Что за зверь?
Добавлено: Пн янв 15, 2018 14:13:01

Ограничение на уровне 160 вольт(работа в режиме стабилитрон+прямосмещенный диод), пробивное 700 вольт(пробой диода и стабилитрона).
Так как нарисовано в схеме даташита (

STMicroelectronics-PKC-136-datasheet.pdf [41.95 KiB]
Скачиваний: 507

) стабилитрон сработает только при противовыбросе с минусовой полярностью на аноде стабилитрона. Для положительного напряжения ток перекрыт диодом с пробивным обратным напряжением порядка 700 вольт.

Заголовок сообщения: Re: Защитный диод PKC-136. Что за зверь?
Добавлено: Пн янв 15, 2018 14:45:24

PKC-136 ДИОД РАБОТАЕТВ КАЧКЧТВЕ вместо rc КЛАМПЕРА ИЛИ В ЕГО СОСТАВКак RCV КЛАМПЕРОМ БЕЗ НЕГО НА ТРАНЗИСТОРЕ ОГРОМНЫЕ ВЫБРОСЫ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯИ ОНО ВСЕ ПОГОРИТ БЫСТПОТ СТАЬ ТУДА НОВЙ ДАЖЕ НАЗВАНИЕ PEAK CLAMP само за себя говорит.

Добавлено after 3 minutes 45 seconds:
указаный диод сочетает в себе переход трансилаи впослед с ним диод
назначение ограничени выбросов на стоке ключа а при авари пробой вызываюший ухот инвертора в зашиту по току

_________________
Z Мудрость(Опыт и выдержка) приходит с годами.
Все Ваши беды и проблемы, от недостатка знаний.
Умный и у дурака научится, а дураку и ..
Алберт Ейнштейн не поможет и ВВП не спасет.и МЧС опаздает

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Заголовок сообщения: Re: Защитный диод PKC-136. Что за зверь?
Добавлено: Пн янв 15, 2018 14:51:30

BOB51 Спасибо, теперь немного понятнее. А насколько чревато его отсутствие? Новый найти не удалось.

musor Спасибо, но старайтесь не совмещать езду по кочкам с печатанием текста, зело непонятно получилось
Насколько я понял, диод там очень важен. А чем его заменить в таком случае?)

Добавлено after 2 minutes 1 second:

Так, видимо, и произошло. Его можно заменить парой диод-стабилитрон или диод-супрессор?

Внутреннее сопротивление – один из наиболее значимых параметров, от которого напрямую зависят другие характеристики литиевого аккумулятора. От этого параметра напрямую зависят такие характеристики источника питания, как напряжение на выходе под нагрузкой, максимальный выходной ток и коэффициент полезного действия (КПД). Рассмотрим как измерить действительное значение внутреннего сопротивления АКБ, используя определенные методики.

Заголовок сообщения: Re: Защитный диод PKC-136. Что за зверь?
Добавлено: Пн янв 15, 2018 14:55:54

Два встречно включенных стабилитрона на 160 вольтей 1,5-2 ватта.
Или соответствующий «пирожок» из диода и стабилитрона только диод желательно из «скоростных».

Супрессор нежелательно — КОРОТНЕТ вместо ограничения на заданном уровне.

Драйвер L293, Зачем Диоды?

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Последние посетители 0 пользователей онлайн

Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

Объявления

Сообщения

Не будет работать — диод закрыт, этот диод защищает от выбросов индуктивности, должна стоять между COM и OUT, через катушку и подаётся питание на схему. Далее, неправильно нашли землю во входном сигнале, сигнал гасится на диоде, перекиньте провода.

Для 2003 Широтно импульсная модуляция неприемлема. Управление идет логическим нулем или единицей. Подача напряжения на вход приводит к включению обмотоки

Батарея дохлая, а если зарядка как всегда на трёх деталях и при зарядке пробовали фонарик включать дохлые и светодиоды.

первое что нужно почитать-документацию на микруху https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1707083521&tld=ru&lang=en&name=ULN200xA.pdf&text=uln2003&url=https%3A%2F%2Fwww.diodes.com%2Fassets%2FDatasheets%2FULN200xA.pdf&lr=10313&mime=pdf&l10n=ru&sign=aaf6d6fddeaa170a7e1c97cfd0fadce7&keyno=0&nosw=1&serpParams=tm%3D1707083521%26tld%3Dru%26lang%3Den%26name%3DULN200xA.pdf%26text%3Duln2003%26url%3Dhttps%3A%2F%2Fwww.diodes.com%2Fassets%2FDatasheets%2FULN200xA.pdf%26lr%3D10313%26mime%3Dpdf%26l10n%3Dru%26sign%3Daaf6d6fddeaa170a7e1c97cfd0fadce7%26keyno%3D0%26nosw%3D1 проверить работу соленоидов можно просто подавая 3.3в на вход нужного канала. А потом уже смотреть что выдает ваш процессор https://www.engineersgarage.com/wp-content/uploads/2/2/1/5/22159166/relays-with-stm32-microcontroller-and-uln2003-relay-driver_orig.png https://www.dessy.ru/include/images/ware/rdkt/RDKT22551_1.GIF как видно из ссылок-gnd должен быть общий

Как были получены измерения? А то есть подозрение, что это китайский показометр уплыл от прогрева. Лучше не тратьте время, силы и деньги на показометры с али, поскольку после пяти попробованных штук так или иначе свой собрать захочется. Плюс там реально надо искать, я очень сильно удивился когда в отзывах к одному наткнулся на фотки трёх разных ревизий плат. Т.к. выходное напряжение у вас 24в и ток менее 20А, можно использовать популярную микру измерителя «всего и вся» INA226. Библиотек под неё в инете немало. Мериет до 36В (только положительные значения) и падение на шунте требует +/-81,92мВ полной шкалы (идеально для советских 75мВ шунтов), ток мериет в обоих направлениях. 16 бит АЦП позволяет легко сделать 3,5 разрядный показометр, никаких деталей обвеса, кроме подтяжки i2c шины и фильтра по замеру тока, не надо. Показания по току калибруются (в даташите описана процедура расчётов, большинство библиотек просто требуют максимальный ток и точное сопротивление шунта, остальное считают сами), но по итогу всё сведется к шунту — как он будет плавать.

Общий ноль привел к тому, что управляющее напряжение упало с 3.3В до 0.6В. И схема по-прежнему не управляет соленоидом. Он всегда заперт. Разъединил земли, и входные 3.3В вернулись.

это свойство германиевых транзисторов их и похоронило. вы еще не устали биться головой о бетонную стенку. (это вопрос риторический ;)) маленькая подсказка — в схеме первоисточника (УНЧ от магнитофона Маяк202), стаяла такая деталюха как терморезистор на 220 Ом, вот эта деталь устанавливалась на радиатор выходных транзисторов и делала «стабилизацию» температурного режима. а. а.

Как выбрать TVS-диод для защиты электрической схемы?

Главная страница » Как выбрать TVS-диод для защиты электрической схемы?

Как выбрать TVS-диод для защиты электрической схемы?

Электрические системы промышленного назначения нередко требуют защиты входных цепей. Здесь важный момент — как выбрать TVS-диод, является определяющим. Именно упомянутый прибор, как правило, видится оптимальным для защиты входов электрической схемы от значительных по силе переходных импульсов. Таковые могут наводиться расположенным поблизости оборудованием, ударами молнии, скачками электрического напряжения.

1 TVS-диоды на подавление переходных электрических процессов
2 TVS-диод: предназначение прибора + технические характеристики

3 Как выбрать TVS-диод для электрической схемы?

3.1 Параметр #1: Приложенное напряжение (VRWM)
3.2 Параметр #2: Напряжение пробоя (VBR)
3.3 Параметр #3: Максимальный ток (IPP)
3.4 Параметр #4: Динамическое сопротивление (RDYN) и напряжение фиксации (VCLAMP)
3.5 Параметр #5: Полярность приборов
3.6 Параметр #6: Ток утечки (ILEAK) и паразитная ёмкость

TVS-диоды на подавление переходных электрических процессов

Разработаны и применяются большое число компонентов, как пассивных, так и активных, способных обеспечить защиту от импульсов (скачков) напряжения на входе электрических схем. Защита, в частности, предполагает:

Рассеивание энергии короткого замыкания.
Шунтирование импульсного тока.

Здесь, помимо TVS-диодов, шунтирование тока реализуется за счёт использования приборов:

металлооксидных варисторов (MOV),
газоразрядных трубок (GDT),
искровых разрядников,
RC-фильтров.

Однако каждый прибор списка обладает определёнными недостатками. Конечно же, TVS-диоды не идеальное решением. Но этот тип приборов, как правило, является наиболее эффективным вариантом защиты от импульсных токов величиной 2 — 250 А.

Газоразрядные трубки, металлооксидные варисторы и тиристоры обычно предпочтительны для более высоких уровней рассеивания перенапряжения. В свою очередь RC-фильтры видятся оптимальными для более низких значений рассеивания перенапряжения.

Между тем, для электриков и электронщиков, малознакомых с защитными диодами и техническими характеристиками этих приборов достаточно сложно определиться с выбором. Поэтому ниже рассматривается тема: как выбрать TVS-диод для защиты от перенапряжения, создавая тем самым более надежную электрическую схему.

TVS-диод: предназначение прибора + технические характеристики

Фактически цель TVS-диода, устанавливаемого на входе электрической схемы — минимум влияния на процесс в моменты номинальной работы. Лишь в условиях переходного перенапряжения, прибор немедленно проводит и шунтирует ток на землю, поддерживая тем самым напряжение схемы на безопасно низком уровне.

Как выбрать TVS-диод - защита электрической схемы

По сути, TVS-диоды обладают вовсе не идеальными характеристиками, что необходимо учитывать, чтобы обеспечить надёжную защиту и минимальное воздействие на электрическую схему. Отсутствие фактора идеальности в какой-то степени сопоставимо с диодами ESD. Однако, поскольку диоды защиты от импульсных перенапряжений более важны для надежности электрической схемы, эти приборы требуют дополнительного внимания при выборе.

Как выбрать TVS-диод для электрической схемы?

Знакомство с техническими данными на TVS-диоды сопровождается несколькими важными характеристиками, которые способны ввести в заблуждение электрика (электронщика) с малым опытом. Отметим эти ключевые параметры с последующим более подробным рассмотрением, дабы определить степень важности конструкции защиты.

Параметр #1: Приложенное напряжение (V_RWM)

Приложенное напряжение, при котором утечка тока TVS-диода минимальна. Обычно этот параметр выражается в наноамперах.

Обратное рабочее максимальное напряжение (V_RWM) определяется как напряжение, приложенное к TVS-диоду с гарантией минимальной утечки тока в результате нагрузки рабочего процесса или перегрева. Определение «утечки тока» зависит от производителя прибора, но обычно значение здесь составляет RWM позволяет проектировщику выбрать TVS-диод, обладающий минимальной утечкой в рабочих условиях.

На практике конструирования (сборки схем) рекомендуется выбирать параметр V_RWM несколько выше ожидаемого максимального рабочего напряжения. Если приложенное напряжение поднимается выше V_RWM, существует вероятность значительного увеличения утечки тока через диод. Например, если защищенная линия работает при номинальном напряжении 5 вольт с максимальной дисперсией до 7 вольт, следует убедиться в том, что параметр V_RWM составляет 7 вольт или несколько больше.

Параметр #2: Напряжение пробоя (V_BR)

Речь идёт о величине напряжения, при которой TVS-диод начинает проводить ток. Эта величина обычно определяема при утечке 1 мА. Параметром V_BR определяется точка перегиба диодной кривой, где утечка увеличивается экспоненциально, что обычно характеризуется точкой «включения» диода.

В отличие от характеристики V_RWM, характеристика V_BR указывает значение постоянного тока, которое может значительно смещаться в зависимости от рабочего процесса и температуры. Соответственно характеристика определяется минимальным и максимальным значением.

Распространенной ошибкой проектировщиков является уверенность в том, что номинальные системные напряжения ниже V_BR обеспечат низкую утечку тока. Это не так, поскольку параметр V_BR может сдвигаться и даёт относительно высокую определенную утечку при токе 1 мА.

Соответственно, следует убедиться, что номинальное напряжение остаётся ниже значения V_RWM, но не V_BR, чтобы тем самым обеспечить очень низкую утечку для разрабатываемой электрической (электронной) схемы.

Параметр V_BR всегда выше V_RWM, поэтому, когда TVS-диод имеет правильно поставленный V_RWM, характеристика V_BR не вызовет значительной утечки тока. В условиях скачка напряжения V_BR — это напряжение, при котором TVS-диод начнет фиксировать уровень, поэтому более низкое значение V_BR даст меньшее ограничение и лучшую защиту при сравнении двух TVS-диодов с одинаковой характеристикой R_DYN.

Параметр #3: Максимальный ток (I_PP)

Максимальный ток (с учётом определённой формы волны), который TVS-диод способен выдержать до момента выхода из строя. Пиковый импульсный ток (I_PP) определяется как максимальный импульсный ток, шунтируемый до момента перегрева и выхода прибора из строя.

Следует помнить — скачок напряжения характеризуется максимальным током I_PP и является критическим значением. Этим значением определяется, способен ли конкретный TVS-диод пропустить нагрузку без каких-либо повреждений. Необходимо удостовериться при выборе, что значение I_PP прибора больше, чем пропускаемый пиковый импульсный ток.

TVS-диоды повреждаются избыточным током, но не избыточным напряжением. Соответственно, при выборе TVS-диода указанный параметр I_PP (величина импульсного тока) определяет требования. При выборе TVS-диода обязателен учёт снижения номинальных характеристик I_PP по перегреву. У многих TVS-диодов эти характеристики уменьшаются до 80% от номинального значения при повышении нагрева до 105 — 125°C.

Все спецификации на выбираемые TVS-диоды должны включать график, показывающий пиковую рассеиваемую мощность в зависимости от температуры. Этот график необходимо использовать для расчета значения I_PP.

Чем короче импульс эталонной формы волны, тем выше I_PP. Следовательно, важно убедиться, что значение I_PP относится к той же форме волны, что и условия тестирования. Если таблица данных не определяет параметр относительно конкретной формы волны, обычно имеется таблица данных кривой, которая показывает пиковую мощность импульса (рассчитанную как I_PP × V_CLAMP) по длине импульса.

Это уже позволяет приблизительно определить I_PP для заданной длины импульса. Однако методика в данном варианте отличается неточными показателями. Рекомендуемая практика — использовать TVS-диод, где параметр I_PP привязан к точной форме волны.

Параметр #4: Динамическое сопротивление (R_DYN) и напряжение фиксации (V_CLAMP)

Эти два параметра рассматриваются совместно, потому что R_DYN является внутренним свойством диода, а V_CLAMP важной спецификацией системы. Все TVS-диоды имеют некоторое внутреннее сопротивление, определяемое как R_DYN. В момент протекания тока через прибор, напряжение, измеренное на выводах диода, определяется как:

Характеристика V_CLAMP определяет напряжение, которому система будет подвергаться во время скачка напряжения. Чем ниже V_CLAMP, тем меньше вероятность того, что защищённая система откажет по причине электрического перенапряжения. Если параметр V_CLAMP нарушает абсолютное максимальное напряжение системы входных цепей, сбои становятся возможны, даже если TVS-диод шунтирует ток.

Как выбрать TVS-диод для защиты электрической схемы - динамический режим

Эффективная конструкция защиты — это выбор TVS-диода, обладающего достаточно низким значением V_CLAMP. Такой выбор позволяет обойтись без компонентов, устойчивых к высокому напряжению, но которые являются дорогостоящими и обладают худшими характеристиками. Поскольку значение V_CLAMP в значительной степени определяется R_DYN, выбор диода, обладающего более низким значением R_DYN, становится очевидным.

Характеристика V_CLAMP всегда будет указываться в техническом описании диода TVS относительно I_SURGE и эталонной формы волны, аналогично I_PP. Следует проявлять осторожность при сопоставлении условий тестирования, указанных в листе данных, с рабочими условиями.

Это обусловлено тем, что значение V_CLAMP будет значительно отличаться в зависимости от условий. К тому же характеристика R_DYN не всегда указывается в технических данных TVS-диодов. Если это значение не указано, допустимо приблизительно рассчитать параметр посредством формулы:

После вычисления R_DYN можно рассчитать V_CLAMP для любого испытательного тока, при условии, что этот ток относится к той же форме волны. Если R_DYN или V_CLAMP необходимы по отношению к другой форме сигнала, способа легко вычислить эти значения не существует. Тогда выход из положения — поиски TVS-диода, обладающего нужными величинами для данной формы сигнала.

Параметр #5: Полярность приборов

Существуют TVS-диоды однонаправленного и двунаправленного действия. Эта разница проявляется на кривых ток / напряжение приборов.

Как показывают кривые ток / напряжение, однонаправленные TVS-диоды имеют отрицательное напряжение пробоя чуть ниже 0 вольт. Двунаправленные TVS-диоды имеют симметричное напряжение пробоя между положительным и отрицательным направлениями.

Этот момент означает, что если сигнал всегда нормально-положительный, допускается использовать однонаправленный TVS-диод. Однако когда сигнал способен измениться на нормально-отрицательный, следует использовать двунаправленный TVS-диод.

Компромисс здесь заключается в том, что отрицательная характеристика V_CLAMP однонаправленного TVS-диода намного лучше, чем V_CLAMP двунаправленного TVS-диода по причине более низкого значения V_BR. Требуется обращать внимание на рабочий диапазон электрической схемы для правильного выбора полярности TVS-диода.

Параметр #6: Ток утечки (I_LEAK) и паразитная ёмкость

TVS-диоды, как и прочие аналоговые компоненты, обладают током утечки (I_LEAK) и паразитной ёмкостью. Идеальный TVS-диод не повлияет на схему с параметром ниже V_RWM. Однако ток утечки и ёмкость реальных TVS-диодов могут иметь достаточно высокие показатели и, соответственно, оказывать влияние на схему, если эти значения не учитывать. В частности, для TVS-диодов с более низким напряжением, токи утечки могут достигать значения 1 мА, а ёмкость превышать 1000 пФ.

Для работы некоторых схем это несущественно, но для других достаточно критично. Например, в схемах с батарейным питанием постоянная утечка тока 1 мА сопровождается значительным потреблением энергии. В свою очередь на защите точных входов высокая ёмкость снижает отношение сигнал / шум.

Необходимо убедиться, что эти паразитные элементы учтены и приемлемы, когда выполняется проектирование схемы защиты. Понимание отмеченных спецификаций позволяет разработчику быстро выбрать подходящий TVS-диод для схемы с гарантией, как надёжной работы, так и минимального воздействия на функциональность.

Заключение

Создание надежного продукта — одна из самых важных и сложных задач, которую предстоит решить разработчику схем. Самая важная часть — обеспечение защиты от кратковременных скачков напряжения, способных разрушить оборудование, привести к отказу. Защита от перенапряжения, однако, возможна и работает эффективно, если внимательно изучить спецификации TVS-диодов и применить на практике.

При помощи информации: TI

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Z-Сила — публикации материалов интересных полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мульти-тематическая информация — СМИ .

ОГРАНИЧИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ: TVS-ДИОДЫ Littelfuse

Для защиты радиоэлектронных устройств от перенапряжений, помимо традиционных плавких предохранителей, простейших LC- и RC-фильтров, широко используются специализированные приборы (например, газовые разрядники, металлооксидные варисторы и т.п.), а также полупроводниковые ограничители напряжения (Transient Voltage Suppression Diode – TVS). В статье рассматриваются характеристики и особенности TVS-диодов, выпускаемых компанией Littelfuse.
Компания Littelfuse – ведущий производитель пассивных электронных компонентов для «защиты» разного рода электротехнических устройств. Одно из направлений – производство TVS-диодов, основное назначение которых – защита от перенапряжений [1-4].

ВВЕДЕНИЕ

В реальных условиях эксплуатации в электрических цепях электротехнического оборудования могут возникать различные виды перегрузок. Наиболее часто в процессе эксплуатации сталкиваются с перенапряжениями, вызванными электромагнитными импульсами естественного (мощные грозовые разряды) и искусственного происхождения (излучения радиопередающих антенн, высоковольтных линий передачи электроэнергии, сетей электрифицированных железных дорог и т.п.). Кроме того, перенапряжения могут возникать вследствие переходных процессов при работе оборудования, например, при коммутации индуктивных нагрузок или в результате воздействия электростатических разрядов.
Воздействие электромагнитных импульсов любого происхождения на электронные компоненты приводит к изменению их параметров, как за счет непосредственного поглощения энергии, так и вследствие воздействия на них индуцированных в электрических цепях оборудования импульсов напряжения и тока.
Устройства защиты от перенапряжений предотвращают протекание импульсов тока через защищаемое устройство вследствие замыкания его на общий провод. Они также ограничивают напряжение до значений, совместимых с характеристиками подсоединенных устройств. Основные параметры устройства защиты от перенапряжений – допустимая мощность рассеивания (т.к. протекают большие токи) и напряжение ограничения.
TVS-ограничитель напряжения – это, по сути, полупроводниковый диод, работающий на обратной ветви вольтамперной характеристики (ВАХ). В симметричных TVS-диодах используется как обратная, так и прямая ветвь ВАХ. TVS-диод предназначен для защиты от перенапряжения радиоэлектронных устройств и компонентов.

При воздействии импульса перенапряжения TVS-диод ограничивает выброс напряжения до безопасного уровня, при этом ток протекает через диод на общий провод, минуя защищаемую цепь (устройство). Принципы работы TVS-диода и его ВАХ приведены на рис. 1. В идеальном случае TVS-диод представляет собой разомкнутую цепь с током утечки. Если импульсное напряжение превышает пороговое напряжение, ток переходного процесса протекает через TVS-диод, при этом рассеиваемая мощность ограничивается максимально допустимой температурой кристалла. Аналогичный принцип действия имеют и классические кремниевые стабилитроны (диоды Зенера). TVS-диоды разработаны и предназначены для защиты от мощных кратковременных импульсов перенапряжения, на что и указывает их название (transient voltage suppression diode). Как правило, стабилитроны применяются в качестве источников эталонного напряжения и не предназначены для работы при больших импульсных нагрузках. Для правильного выбора и эффективного использования TVS-диодов необходимо иметь достоверную информацию о возможных источниках и параметрах кратковременных электрических помех.

Рис. 1. Вольтамперные характеристики TVS-диодов

ИСТОЧНИКИ ПОМЕХ

Кратковременные электрические помехи возникают в результате внезапного выброса предварительно запасенной электромагнитной энергии в различных физических объектах. В частности, в результате проявления природных явлений, например, грозовых разрядов (молний). Кратковременные электрические помехи могут возникать в процессе работы разных электронных и электромеханических устройств (электродвигателей, генераторов, и т.п.), а также могут быть вызваны внешними электромагнитными импульсами или электростатическими разрядами.

Повторяющиеся кратковременные электрические помехи, как правило, возникают при эксплуатации электродвигателей, генераторов, или при коммутации мощных индуктивных нагрузок. Случайные помехи зачастую бывают вызваны молниями и электростатическими разрядами (ESD), которые происходят непредсказуемо, и, что может потребовать тщательного мониторинга для измерения уровня помех, особенно если индуцирование помех происходит в цепях, расположенных на печатной плате.
В результате многочисленных измерений с использованием общепринятых методов мониторинга и тестирования, были определены ориентировочные характеристики некоторых переходных процессов (табл. 1). В соответствующих стандартах (например, IEC 61000, IEC 62305 и др.) приводятся уточненные значения параметров тестовых импульсов, используемых при испытании электротехнического оборудования на устойчивость к воздействию кратковременных импульсов.

Наименование	Напряжение, кВ	Ток, А	Длительность нарастающего фронта, нс	Длительность импульса, мс
Молния	25	20 000	10 000	1
Коммутационные помехи	0.6	500	50 000	500
Электромагнитный импульс	1	10	20	1
Электростатический разряд	15	30		0.0001

На рис. 2 приведены обобщенные характеристики импульсов тока, вызванных молнией и электростатическим разрядом. Обычно нарастающий фронт изменяется по двойному экспоненциальному закону. При разряде молний возникают очень большие токи (десятки килоампер) и эти токи протекают очень короткое время (несколько микросекунд). При длине проводника 1 м и длительности нарастающего фронта 8 мкс генерируемое на проводнике напряжение может составлять 1000 и более вольт (V = L·di/dt). Поэтому длина соединительных проводников между устройством защиты и токоведущими проводниками должна быть минимальной, поскольку импеданс этих проводников может существенно снизить эффективность защиты.
Результат миниатюризации электронных компонентов – снижение их устойчивости к приложенному электрическому напряжению. Как правило, современные электронные компоненты работают при низких напряжениях питания. В микропроцессорах предусматриваются соответствующие структуры по защите от перенапряжений, обеспечивающие проводящие токовые пути, однако они не в состоянии справиться с большими токами от электростатических разрядов, что, в конечном счете, может приводить к многочисленным отказам.

Рис. 2. Характеристики импульсов тока, вызванных молнией
и электростатическим разрядом

Электростатический разряд генерируется в процессе повседневной деятельности человека (табл. 2, рис. 3) в результате неравномерного распределения положительных и отрицательных зарядов между объектами.

Таблица 2. Параметры электростатического заряда

Наименование	Относительная влажность, %
	20	65
	Напряжение, кВ
Ходьба по ковру	35	1.5
Ходьба по виниловому покрытию	12	0.25
Контакт с печатной платой	6	0.1
Контакт с виниловой упаковкой	7	0.6
Контакт с полиэтиленовой упаковкой	20	1.2

Рис. 3. Электростатический разряд

Электростатический разряд характеризуется малой длительностью нарастающего фронта и очень высоким пиковым напряжением, которое намного превосходит максимально допустимые значения для электронных компонентов, изготовленных по стандартной полупроводниковой технологии.
При импульсном разряде статического электричества возникают помехи, которые могут вызвать сбой в работе компьютеров, принтеров, телефонов или других электронных приборов. Кроме того, электростатический разряд может оказывать разрушительное действие на электронные компоненты и узлы. Разряды статического электричества, которые оператор порой не замечает, зачастую оказываются достаточными для повреждения полупроводниковых элементов.
Заряды статического электричества возникают при ходьбе по напольному покрытию, соприкосновении с изделиями из синтетических материалов и т.п. В зависимости от взаимодействующих материалов заряды могут иметь положительную или отрицательную полярность. В зависимости от типа обуви и вида напольного покрытия, а также влажности воздуха тело человека может заряжаться до 30 кВ. Обычно возникающий при ходьбе по коврам потенциал имеет величину 5…15 кВ. Однако даже потенциала 2 кВ достаточно для того, чтобы повредить полупроводниковые компоненты. Накопленная энергия в зависимости от емкости заряженного объекта (емкость тела человека примерно 150 пФ) может составлять несколько десятых долей Джоуля. Проблемы проявляются при импульсном разряде между заряженными объектами, в течение которого возникают импульсы тока с длительностью фронта менее 1 нс и связанное с ним изменяющееся магнитное поле, что, как правило, и обуславливает нежелательные последствия. Во многих случаях для моделирования разряда статического электричества можно использовать простую эквивалентную схему (рис. 4). Величина сопротивление Ri зависит от источника помех, например, для тела человека Ri = 1 кОм, для малогабаритной мебели – 10…50 Ом. В зависимости от постоянной времени цепи разряд может иметь колебательный или апериодический характер. Если источник разрядного тока тело человека, то параметры тока различаются в зависимости от пути его протекания. Например, через ногтевую фалангу пальца, поверхность руки или инструмент (например, отвертку), удерживаемый в ладони. При этом возникающая искра характеризуется нелинейными свойствами.

Прямое попадание молнии всегда разрушительное, однако, обусловленные молнией переходные процессы в электрических цепях не являются результатом непосредственного попадания в объект. Создаваемое при разряде молнии магнитное поле индуцирует импульсы напряжения в близлежащих электротехнических объектах (электрических кабелях и т.п.).

Рис. 5. Ориентировочные параметры молнии

Например, молния облако-облако оказывает влияние не только на кабели воздушных линий передачи, но также на кабели, проложенные под землей. Даже в электрическом кабеле, удаленном на расстояние 1.6 км от молнии, может индуцироваться напряжение амплитудой до 70 В. Молния облако-земля (рис. 5) вызывает большие помехи.
Перенапряжения в цепях электропитания, как правило, возникают в процессе эксплуатации электродвигателей, генераторов, или при коммутации индуктивных нагрузок. В последнее время все чаще появляются разнообразные автономные GPS/GSM/GPRS- и другие устройства, ориентированные на эксплуатацию в автотранспортных средствах. Причем большинство таких устройств устанавливается не на этапе промышленной сборки автомобиля, а при модернизации его электронного оборудования с целью обеспечить дополнительные функции. Для защиты устройств от помех и правильного выбора точки подключения к системе энергоснабжения, что позволит избежать проблем в процессе их эксплуатации, необходима информация о возможных источниках перенапряжения в автомобиле, а также их параметрах.

TVS-ДИОДЫ

Компания Littelfuse выпускает несколько серий TVS-диодов (TPSMA6L, TPSMB, TPSMC, TPSMD, TP6KE и SLD), ориентированных на использование в автотранспортных средствах. Все они соответствуют рекомендациям соответствующих стандартов.

Рис. 6. Перенапряжения в бортовой сети питания автомобиля

Возможно, наиболее агрессивной средой (рис. 6) для электронных приборов является система электроснабжения автотранспортных средств и не только из-за наличия большого числа силовых установок, но и благодаря человеческому фактору. Нельзя исключить возможность непреднамеренного изменения полярности при подключении аккумулятора, а также, хотя и редкие, ситуации, когда приходится испытывать силу и выносливость мышц в процессе «холодного» запуска двигателя. Высоковольтные выбросы напряжения малой длительности (единицы микросекунд и менее) вызваны, как правило, коммутацией индуктивных нагрузок – электродвигателей управляющих механизмов (топливного насоса, стеклоподъемников и т.п.), компонентов высоковольтной системы зажигания и других, содержащих катушки индуктивности.
Общие требования, методика проверки кондуктивной помехозащищенности автомобильного оборудования, а также модели помех, имитирующие кондуктивные помехи в системе электроснабжения, разработаны Международной организацией по стандартизации ISO (International Organization for Standardization) и приведены в стандарте ISO 7637 (Road vehicles – Electrical disturbances from conduction and coupling). Требования к форме и параметрам генерируемых тестовых импульсов,предназначенных для проверки кондуктивной помехозащищенности автомобильного оборудования, приведены в стандарте ISO 7637-2-2011 (Part 2: Electrical transient conduction along supply lines only). Для тестирования оборудования разработаны несколько моделей импульсов (1, 2а/b, 3а/b, 4, 5а/b), имитирующих выбросы напряжения в автомобильной силовой электропроводке. Многие ведущие мировые производители (BMW, Honda, Hyundai, Mazda, Nissan, Peugeot, Toyota и др.) для тестирования своего оборудования зачастую применяют более сложные и жесткие тесты.

Рис. 7. Параметры импульса № 1

В табл. 3 и на рис. 7 приведены параметры импульса № 1, на рис. 8 – импульсов № 3a/b. Как видно, амплитуда выбросов напряжения при использовании автомобильного аккумулятора напряжением 24 В может достигать 600 вольт (импульс № 1). На величину выбросов напряжения большое влияние оказывают паразитные параметры электропроводки – распределенная индуктивность и емкость (рис. 8).

Таблица 3. Параметры тестового импульса № 1

Наименование параметра	Напряжение батареи (VB)
Наименование параметра	12 В	24 В
Ri, Ом	10	50
td, мс	2	1
tr, мкс	1	3
t1, с	0.5…5
t2 , мс	200
t3, мкс

На протяжении многих лет ведущие производители электронных компонентов, при их тестировании на устойчивость при воздействии импульса № 5, использовали рекомендации стандарта ISO 7637-2. В 2010 г. этот стандарт был заменен новым ISO 16750-2, в кото- ром рекомендуется использовать другие параметры тестовых импульсов. Сравнительные параметры импульса № 5а даны в табл. 4.
В стандарте ISO 7637-2 приведен также рекомендуемый перечень и условия проведения испытаний оборудования (табл. 5).
В табл. 6 приведены результаты испытаний TVS-диодов компании Littelfuse (TPSMA6L, TPSMB, TPSMC, TPSMD и TP6KE), проведенные в соответствии с рекомендациями стандарта ISO 7637-2. Как следует из данных TVS-диоды TPSMA6L, TPSMB, P6KE, TPSMC и TPSMD, соответственно мощностью 600, 600, 600, 1500 и 3000 Вт удовлетворяют требованиям стандарта.

Рис. 8. Параметры импульсов № 3а/b

Рис. 9. Параметры импульса № 5а

Таблица 4. Сравнительные параметры импульса № 5а

Clamp diode что это