Matriz de diodos con supresor de voltaje transitorio (TVS)

Estoy teniendo dificultades para entender esta lógica. Por favor, si mi pregunta es muy básica, por favor. Agradecería si alguien puede explicar lo que está pasando?

Si miro cualquier hoja de datos típica de TVS IC, vería un diseño similar al siguiente:

SRV05-4 Diagrama de circuito

Por ejemplo, el anterior es el circuito para SRV05-4 .

Puedo entender lo que sucede en general, pero no los detalles. Por ejemplo, el pin 5 generalmente está vinculado a una fuente de voltaje de 3.3 en el tablero. Y el pin 2 es obviamente el suelo. Y, pin 1,3,4,6 son los pines de entrada. La primera pregunta es que sé que si aplicamos, digamos, un gran pico de (-20 V) en el pin 1, entonces el diodo inferior izquierdo lo protegerá llevándolo a cero. Pero, ¿qué sucede con el enorme pico de voltaje? ¿No debería el diodo tener una polarización directa de aproximadamente 0,7 voltios? Entonces, ¿qué está pasando exactamente? ¿Cómo se soluciona este problema de -20 voltios? ¿Cuál es la caída de voltaje a través del diodo en tal caso?

Y, lo que es más importante, ¿cómo es que solo hay un diodo Zener en una dirección y no en la dirección opuesta? Mi conjetura es que está ahí en caso de que el voltaje en el pin 5 aumente repentinamente por alguna razón, y bloqueará el voltaje. Pero, ¿qué pasa con un caso en el que de repente cae a un voltaje muy bajo? ¿No deberíamos tener una protección en la otra dirección también? ¿Cómo es que lo ven como una posibilidad de que el voltaje en el pin 5 aumente mucho, pero no caiga demasiado?

Respuestas (2)

El dispositivo está hecho para manejar señales que normalmente operan entre GND y V++. Cualquier transitorio de línea de señal que vaya por debajo de GND es fijado por el diodo inferior a un voltaje que es igual a la caída de voltaje directo del diodo inferior. Entonces puede ver que la sujeción será inferior a aproximadamente -1V en ese caso. (El nivel de sujeción realmente depende de la cantidad de aumento de corriente causado por el pico de voltaje negativo, ya que el voltaje directo varía según la corriente directa del diodo).

El dispositivo se puede utilizar con o sin el pin 5 conectado. Si el pin 5 está abierto, cualquier pico de voltaje positivo en los pines de señal se sujeta a un nivel que es la suma de la caída de voltaje directo del diodo superior más el voltaje zener inverso del diodo TVS. Una vez más, el nivel real de la abrazadera depende de la cantidad de energía en el pico de voltaje y la cantidad de corriente que hace que fluya a través de la ruta del diodo de la abrazadera.

Si el pin 5 está conectado a un riel de voltaje V ++ de baja impedancia, los picos de voltaje positivo se sujetan a un nivel de aproximadamente una caída de voltaje directo del diodo superior sobre el nivel de voltaje de suministro. En muchos casos, aunque el borde de ataque del pico de voltaje positivo tendrá un tiempo de subida muy rápido y cualquier inductancia en serie en el cableado desde el pin 5 hasta el suministro de V++ evitará que el suministro pueda absorber inmediatamente la energía del pico. . Esto hará que el voltaje en el pin 5 se eleve y finalmente sea bloqueado por el dispositivo TVS.

En estos dispositivos, el dispositivo TVS normalmente no está destinado a usarse para sujetar una condición de sobrevoltaje en el riel de suministro V++. El dispositivo simplemente no está clasificado para ese comportamiento y la salida de suministro V ++ está clasificada para una salida de energía mucho más alta para poder suministrar energía al resto del circuito. Si es necesario protegerse contra el sobrevoltaje del riel V ++, entonces es recomendable usar un circuito adecuado para este propósito. Por lo general, eso se llamaría una palanca de suministro y generalmente consta de un SCR de alta potencia y un circuito de activación. El SCR, una vez activado, está diseñado para cortocircuitar la salida de suministro en su carga limitada de corriente o para sobrecargar el circuito de fusibles interno y hacer que se funda.

Muchas gracias. Tiene mucho sentido. Sin embargo, una pregunta: Entonces, ¿qué hubiera pasado si el diodo zener no estuviera allí y obtuviéramos una gran energía en el pico de voltaje? Y, si la fuente de alimentación no puede absorber la energía inmediatamente, ¿qué sucede entonces?
@ Rudy01: simple, el voltaje en la línea de señal sigue el pico cada vez más alto. La altura depende de la impedancia de la fuente que impulsa el pico y la impedancia del circuito conectado al pin 5 de la pieza.

El pin 5 a menudo se denomina pin de alimentación y debe conectarse a la fuente de alimentación. Se utiliza para proteger el rastro de la fuente de alimentación en la placa de circuito. Mientras que 1, 3, 4 y 6 se denominan pines de E/S y normalmente se conectan a los puertos de E/S de la placa de circuito. 2 obviamente es tierra y está conectado a la traza de tierra de la placa de circuito.

Si aplica -20 V al pin 1, habrá una corriente que fluirá de 2 a 1 a través del diodo delantero inferior, el voltaje se fijará en -0,7 V (en la mayoría de los casos).

La foto de TVS que mostraste aquí es unidireccional. Siempre que haya un impacto ESD positivo, el voltaje se sujetará a +5~+7V (voltaje de polarización directa del diodo + voltaje de ruptura del diodo zener); siempre que haya una descarga ESD negativa, el voltaje se fijará a -0,7 V (voltaje de polarización directa del diodo). Para TVS bidireccionales, habrá dos diodos zener apuntando entre sí como se muestra a continuación:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Los TVS bidireccionales sujetarán los disparos ESD positivos y negativos a +5~+7V y -5V~-7V.

Matriz de diodos con supresor de voltaje transitorio (TVS)
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