El diodo de supresión de voltaje transitorio no hace su trabajo

Tengo un circuito que funciona con 21 V CC y consume una corriente máxima de 3 A. Necesito probarlo según las normas IEC 61000-4-4 y 61000-4-5, que son pruebas de inmunidad contra sobretensiones.

Utilizo una fuente de alimentación conmutada certificada por UL para alimentar mi unidad. El suministro en realidad emite picos de más de 21 V (aproximadamente +/- 150 V).

Así que puse un diodo TVS SMLJ22CABCT-ND en mi circuito para protegerlo contra sobretensiones. Este diodo tiene un tiempo de respuesta de unos 5 picosegundos. Pero los pulsos que se dan en las pruebas de sobretensión son pulsos de 8/20 μs de 2KV. lo que a su vez hace que la fuente de alimentación emita sobretensiones como se muestra en la imagen. Como puede ver en la imagen, la salida varía durante unos microsegundos.ingrese la descripción de la imagen aquí Salida de CC de la fuente de alimentación después del diodo TVS

Mi pregunta es por qué el diodo TVS no ha suprimido el alto voltaje. Mi circuito está dañado por este sobrevoltaje.

El esquema del circuito de alimentación se muestra a continuación.

No hay mucha protección en el circuito. Los 21V se toman para una interfaz diferente. Necesito encontrar una solución para esto en lugar de diseñar una nueva placa de circuito.

Esquemático

El circuito de prueba para IEC 61000-4-5 es estándar.

1KV en Vivo y Neutro; 2KV a través de Live and Earth, Neutral & Earth ( descripción detallada )

¿Tienes un circuito de la configuración de prueba?
Veamos su circuito, como dice Spoon, pero eso no suena como una fuente de alimentación muy buena, o algo más está sucediendo.
Sí, vamos a necesitar un circuito, o un esquema preferiblemente
Muéstrenos su circuito de acondicionamiento de energía completo, incluidos los capacitores de desacoplamiento y cualquier inductor/perlas en serie. Si todo lo que tiene es el TVS, no es de extrañar que no sea muy efectivo.
He editado mi publicación. Por favor, échale un vistazo.
¿Dónde y cómo se están realizando las mediciones? .. Pregunto porque el acoplamiento inductivo o cautivo del equipo de prueba podría estar dando una lectura falsa.
No hay acoplamiento del equipo de prueba. El firmware de mi chip se corrompe y la pantalla se vuelve loca
¿Puede su dispositivo funcionar de forma segura con un voltaje máximo de 24,5 voltios?
Sí, aunque no es ideal, todavía puede. He instalado un enorme disipador de calor en el regulador. Pero cuando se dan pulsos, los televisores no limitan el pulso de alto voltaje que está por encima de 150v y el regulador lo pasa.
Un televisor solo probablemente no funcionará. Debe haber resistencia o inductancia o ambas para permitir que haga su trabajo correctamente.
Si hay mucha inductancia debido a un diseño deficiente en serie con el TVS, entonces no hay forma de que el TVS pueda sujetar el voltaje en el otro lado de la inductancia parásita. ¿Puede medir a través del dispositivo TVS donde los cables o electrodos ingresan al paquete TVS? Si se está sujetando allí y no aguas abajo, sabrá que tiene demasiada inductancia en serie con el dispositivo.
sí, gracias @JohnD. Yo puedo hacer eso. Lo probaré y publicaré el resultado aquí. Según la hoja de datos, no se menciona ninguna inductancia parásita en el diodo tvs.
@JuanD. El diodo TVS sujeta el pulso de alta frecuencia cuando medí justo a través de él. Pero cuando lo monto en la placa, no aprieta el pulso. Supongo que hay algo de inductancia en la PCB que evita que la sujete. Intenté colocar un inductor (1500uH) en serie antes del diodo TVS. Luego le cortó el pulso. ¿Cómo calculo la inductancia exacta requerida para sujetar con éxito? ¿Una gran inductancia causaría otros problemas a mi sistema?
@mic No deberías necesitar un gran inductor, solo algo quizás >> que el valor de la inductancia parásita, que es probablemente un número de nanohenrios. Creo que 1uH o menos sería suficiente. Asegúrese de que el inductor no esté saturado con su corriente CC y asegúrese de que haya un camino para que fluya la corriente si la entrada está desconectada. (Podría ser un diodo a través del inductor que normalmente tiene polarización inversa).
¿Ha considerado también un MOV , para una capacidad de sujeción de corriente más alta? Tenga en cuenta que en un evento de sobrevoltaje sostenido, un MOV podría incendiarse, por lo que se recomienda un fusible de fusión lenta en serie en la entrada de energía. También juegue con un estrangulador de potencia y/o un estrangulador de modo común. Ambos ayudarán a filtrar cualquier ruido de potencia y aumentarán la confiabilidad del circuito. Pero si la fuente de alimentación está produciendo estos picos, ¿no debería buscar remediar esta fuente del problema, en lugar de ocuparse de los picos usted mismo? Una fuente de alimentación no debería producir picos.
¿Cuál fue su solución final en esto? ¿Algún resultado que puedas compartir?
Usando el método de prueba y error, el inductor elegido fue 7.5uH. También usamos un diodo schottky ultrarrápido de caída baja en la salida del regulador.

Respuestas (2)

Muy a menudo, la impedancia parásita entre las líneas y el diodo es de algunos nanohenrios. Esto es causado por la longitud de los cables del diodo.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esta impedancia ralentiza la respuesta del diodo TVS en nanosegundos, por lo que el pulso transitorio puede pasar.
Puede usar un diodo TVS con el llamado "diseño de flujo continuo" en el que debe pasar el riel y la tierra a través del mismo paquete.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Por supuesto, esto necesita un diseño adecuado de PCB.

Este es el diodo TVS que estoy usando ahora. link He soldado el diodo TVS directamente a los pines. Estoy trabajando con una PCB existente. Estoy tratando de aplicar una solución. ¿Agregar un capacitor en paralelo al diodo resolverá el problema aquí? .( contrarrestar la inductancia)
Lo acabo de leer en un post similar aquí. También encontré un artículo sobre cómo superar los problemas de inductancia parásita aquí .
@mic puede no ser un condensador, pero será interesante agregar un inductor de 100 ~ 470 μH (a la corriente nominal) después del diodo, en serie con el riel de suministro de energía de su dispositivo de protección, solo para disminuir el tiempo de subida del pulso transitorio y finalmente a absorbido por derivación. No he probado esta sugerencia.
@ GR Tech ¿debería ser antes o después? Según el documento, ¿no debería ser antes del diodo?

Para omitir el transitorio, necesita usar un capacitor de

1.6 m F   ( o r   yo a r gramo mi r )
en paralelo con el diodo.

Ya hay un condensador en el circuito. el capacitor de 470uf esta en paralelo con el diodo tvs. También hay algún cálculo involucrado en la determinación del valor del condensador.
Esto no siempre es una posibilidad. No puede simplemente reducir la capacitancia para reducir el transitorio, ¿qué pasa con un bus de comunicación? los televisores de silicio están bien siempre que tengan el tamaño correcto, estén colocados correctamente con los diodos de dirección apropiados (si es necesario)
@mic: aunque ya tiene 470 uf en el diodo, por alguna razón no son buenos para suprimir el ruido de alta frecuencia. Prueba con una cerámica de unos 2 uf, del voltaje adecuado.
El diodo de supresión de voltaje transitorio no hace su trabajo
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