Comprensión de la especificación de TVS

Tengo algunas preguntas sobre los supresores de voltaje transitorio (TVS) .

La hoja de datos específica a la que me refiero es esta, de 1SMB22AT3G .

Estas son algunas de sus especificaciones:

  • V = 22 V
  • V C = 35.5 V
  • I pag pag = 16.9 A
  • t pag = 10 tu s (ancho de pulso de protección)
  • PAG pag = 5 k W (potencia nominal)

Mis preguntas son:

  • ¿Cómo calculo su temperatura de unión en T a = 55 ° C ?
  • Si la hoja de datos dice que el dispositivo puede disipar 5kW @ 10us de ancho de pulso, ¿cómo es que su R j A es 226°C/W ?
¿Es Pp 5kW o 0.6kW @1,000μS?

Respuestas (3)

Es difícil calcular la temperatura máxima de la unión para un pulso corto. Los 226 °C/W son para estado estable o disipación que es mucho más larga que la constante de tiempo térmico del dispositivo.

Curva de índice de pulso 1SMB5.0AT3

La curva de índice de pulso (Figura 1, arriba) en la hoja de datos muestra cuánta energía puede disipar el dispositivo para un solo evento de pulso. Probablemente sea seguro asumir que los pulsos a lo largo de la línea hacen que la unión se caliente entre 120°C y el máximo de 150°C. A partir de eso, es posible que pueda estimar una constante de tiempo térmico y llegar a una fórmula general para la temperatura de la unión para un pulso dado.

Puedes ver cómo funcionaría en este artículo de WikiPedia: Constante de tiempo térmica .

Gracias por la respuesta, encontré una hoja de datos más detallada aquí vishay.com/docs/88390/smaj50a.pdf , muestran la impedancia de impulso en la figura 4. ¿Pueden ayudarme a entender, es esto para la clasificación de pulso máximo y cómo explotar esto? grafico.
@Adi Claro, encuentre el ancho de su pulso en el eje x. Digamos que es 1 ms. Lea la impedancia térmica en el eje y, digamos que es de 2 grados C por vatio. Ahora, si su pulso es de 10 vatios, su unión se elevará 20 grados sobre la temperatura ambiente.
me estoy equivocando en algo de la figura 5, 1000 microsegundos corresponde a .8C/W y de la figura 1, obtengo 0.3KW. el resultado es 240C.
El problema es que la figura 1 define un tipo de pulso muy específico (ver Fig. 3), que alcanza el pico de potencia durante un breve tiempo definido. Aunque no especifican la forma del pulso en la curva de impedancia térmica transitoria, creo que se especifica para un pulso que permanece en la potencia máxima durante toda la duración, un pulso de potencia rectangular. Por lo tanto, para ese tipo de pulso, a 1 ms solo puede disipar algo así como 80 W abs máx. Para la otra forma de onda que solo toca la potencia máxima por un corto tiempo, puede alcanzar un pico de 300W.
Gracias por la aclaración, pero obtengo 240C Tj por encima del ambiente... :-(
¿Es hora de una parte más grande de TVS?
Pero, este cálculo está en el gráfico de la hoja de datos.

¿Qué tal un cálculo rápido para la disipación de energía?

Supongamos que se van a disipar 5 kW (5.000 W) por 10us. Y supongamos también que el pulso se iba a repetir cada segundo. Podrías multiplicar:

5 , 000 W × 10 tu s 1 , 000 , 000 tu s

equivalente es:

5 , 000 × 10 10 6 = 0.05 W = 50 metro W

Además, la temperatura de la unión sería entonces ( 226 ° C / W ) × ( 0.05 W ) = 11.3 ° C por encima de la temperatura ambiente.

La hoja de datos dice No repetitivo, en su cálculo lo ha repetido cada 1 segundo. También muestra la figura 6 que nuevamente dice número de ciclos. Dice ciclo de trabajo 0.01 %.
Un ciclo de trabajo de 10us/1segundo parece estar dentro del parámetro que cita.
@ Adi: En contra de las pautas, pero me alegro de que haya encontrado interés en la aplicación de alto voltaje y alta energía. Sigue adelante. Este campo necesita personas interesadas como tú.
@ Adi: Un problema no mencionado con la tasa de repetición es el ciclo térmico. Una excursión de temperatura desde ambiente a 200 grados C (en poco tiempo, por ejemplo, 10 us) y luego de vuelta a ambiente. Cada ciclo térmico ejerce una enorme presión sobre la unión. No puedo opinar sobre este dispositivo, pero para los IGBT de alta potencia, un millón de ciclos térmicos romperán la unión.
Gracias, notó mi interés en el alto voltaje, definitivamente es muy interesante, pero los componentes son difíciles de encontrar (no los televisores).

Los diodos TVS están diseñados para soportar altas temperaturas de unión y tienen un área de matriz mucho más grande que los diodos zener convencionales. Así que no intentes calcular T j de un diodo TVS en tiempo de sobretensión, utilizando el circuito equivalente térmico convencional. Incluso usted no puede utilizar los cálculos de respuesta de tiempo térmico o potencia-temperatura transitoria como en los zeners del regulador.

Para la temperatura de estado estacionario, la temperatura de la unión y utilizando la huella mínima recomendada será:

Reducción de la disipación de potencia a 55 °C = 0,682 W, por lo que

Δ t = θ j L × PAG d = 25 ° C / W × 0.682 W = 15.7 ° C

T j = 55 + 15.7 = 70.7 ° C

Huella de soldadura recomendada por el fabricante que se muestra a continuación en una placa estándar FR-4

ingrese la descripción de la imagen aquí

La gran diferencia en la temperatura de unión entre los dos métodos montados es que este paquete de diodos está diseñado para disiparse mejor de los cables que de la carcasa.

EDITAR

Con esta nueva temperatura de unión, la capacidad de potencia del diodo se redujo a 420 W para un pulso de 1 ms, y el nuevo voltaje de frenado aumentó en 1,1 voltios porque el coeficiente de temperatura de los diodos TVS es similar al de los diodos Zener.

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