Protección del circuito contra sobretensiones de 500V

Con mi firma estamos tratando de obtener el certificado CE para nuestro dispositivo y una de las pruebas es la protección contra sobretensiones. Para esto, la empresa de pruebas utiliza un dispositivo que está conectado a la entrada de alimentación de 12 V de nuestro dispositivo y proporciona un aumento de +500 V durante 1,2 microsegundos. Para esta prueba, incluimos un diodo TVS paralelo a tierra en nuestro esquema, y ​​el esquema final se ve así:

D18 es un diodo TVS de 18 V, SMBJ18A-HT. U12 es el regulador de voltaje,

D18 es un diodo TVS de 18 V, SMBJ18A-HT. U12 es el regulador de voltaje,

En su hoja de datos, se indica que SMBJ18A tiene una sobrecorriente de 20,5 amperios y un voltaje de sujeción de 29,2 voltios. Esto parecía satisfactorio para nuestro circuito, ya que nuestro regulador de voltaje funciona entre 5 y 36 voltios. Sin embargo, en la prueba real, el diodo TVS falló y se cortó, lo que provocó que los cables de alimentación se quemaran y derritieran.

¿Hay algún error en la elección del diodo TVS para este propósito o deberíamos usar un tipo diferente de protección para la sobretensión de 500V?

Saludos, Alpe.

¿Con qué requisito específico (¿directiva?) está probando? La sobretensión de 500 V suena como el tipo de cosa que desearía para la entrada de red, no para una entrada de CC de 12 V, pero no soy un experto en los requisitos de CE.
Por ejemplo, esta nota de la aplicación menciona 500 V como un requisito para la prueba de transitorios eléctricos rápidos (EFT) y sobretensión IEC61000-4-5, los cuales se aplican a la entrada de alimentación de CA, no a la alimentación de CC después de la conversión de CA AFAIK.
Sí, el dispositivo se está probando con respecto a la prueba de sobretensiones IEC61000-4-5. No estoy seguro de si debería hacerse, pero el laboratorio de pruebas insistió en que es la forma correcta de obtener el certificado. El dispositivo se vende solo sin el adaptador de 12 V, creo que esta es la razón por la que se aplica.

Respuestas (3)

Sí, el dispositivo se está probando con respecto a la prueba de sobretensiones IEC61000-4-5

En ese caso, debe conocer la impedancia en serie de la sobretensión adecuada para su dispositivo. La resistencia en serie adecuada puede oscilar entre 2 ohmios y más de 40 ohmios y debe hablar con su laboratorio para averiguar cuál es la impedancia correcta para que su dispositivo cumpla con las especificaciones que está tratando de lograr.

En el peor de los casos, la impedancia es de 2 ohmios y esto significa que la corriente máxima (con un pico de 500 voltios) puede llegar a los 250 amperios. Pero, dependiendo de la prueba y de su propio circuito y de cómo se pretenda aislarlo de la tierra, la sobrecorriente real puede ser solo de unos pocos amperios.

Sin embargo, en la prueba real, el diodo TVS falló y se cortó, lo que provocó que los cables de alimentación se quemaran y derritieran.

Me parece que esto significa que su circuito no está aislado de la tierra y "recibirá" los 250 amperios completos. Veo que hay nodos llamados "GND", pero no está claro que estos nodos sean "tierra". Así que decida qué es correcto y qué es apropiado para la configuración de la prueba y seleccione el televisor adecuado.

En caso de que piense que puede no haber un televisor adecuado, tenga la seguridad de que lo habrá. Por ejemplo, el SM30T es capaz de manejar cientos, si no miles, de amperios de sobretensión y está clasificado específicamente para las sobretensiones IEC 61000-4-5: -

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El anterior es uno que utilicé en algunos equipos que necesitaban estar clasificados para sobretensiones de 2 kV IEC 61000-4-5 (pico de 1000 amperios). Sin embargo, el aumento de corriente se redujo un poco por la impedancia del cable, así que no descuide esto porque ayudará.

Gracias por su valioso aporte, investigaré las cosas que ha dicho, pero quería aclarar el hecho de que la placa en sí funcionó bien cuando cambiamos el diodo TVS y conectamos la alimentación. Además, ¿cómo se sabe si los nodos GND son la Tierra real y no solo un nodo?
Como diseñador, debe saber qué significan estos nodos y si se conectan a tierra. No puedo decirte esto.

Debería poder pasar esa prueba usando diodos TVS. Hablando de nuestra experiencia, con diodos pudimos alcanzar la clase 2 (1KV con 2ohms) usando SMCJ7.5CA. Para pruebas más altas necesitábamos agregar un TBU y un GTD, con eso pudimos lograr hasta clase 4 (4KV)

Pero un punto muy importante además del diodo elegido, es la disposición. Es muy importante en este caso proporcionar una manera fácil de que la corriente fluya hacia la tierra del sistema.

Gracias por tu comentario. Actualmente, ante tal sobretensión, el diodo TVS está literalmente al lado de la entrada de energía para que la corriente de sobretensión tenga el camino más rápido hacia la tierra. Comprobaré el diodo que has sugerido. Creo que mi problema es que no tomé en cuenta la impedancia del equipo de prueba y, por lo tanto, el TVS elegido no puede manejar tal corriente y falla catastróficamente.

No soy un experto en requisitos CE. Pero no creo que un solo diodo TVS pueda manejar ese tipo de energía. Porque el diodo TVS reduce su resistencia interna para tomar toda la energía en su mano. Pero no para 1.2us. Recomiendo encarecidamente probar Switching Surge Stopper. como ( https://www.analog.com/en/products/ltc4366.html ). Estoy seguro de que se manejará mucho mejor.

-1 para "primo" y la subida es de 1,2 us, no de 1,2 ms. Editar: también los diodos no son dispositivos resistivos, son semiconductores.
Ser semiconductor no significa que no tengan "resistencia interna". El diodo tiene una resistencia dinámica que cambia después de aplicar el voltaje de umbral.
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