¿Para qué se utilizan los diodos Zener bidireccionales en la protección contra transitorios de CC?

A menudo veo dos zeners (uno opuesto al otro) colocados en los rieles de la fuente de alimentación. No entiendo por qué eso es necesario.

Por ejemplo, si tengo un diodo Zener de 16 V y un riel de alimentación de 12 V, el Zener de 16 V protegerá el suministro de transitorios por encima de 16 V. También evitará transitorios negativos por debajo de -0.7V, por ejemplo, si invertí la batería.

¿Por qué colocar dos zeners en oposición mejoraría esto? Digamos si coloqué dos Zeners de 15V en la misma configuración. Ahora protegerá el suministro de transitorios por encima de ~ 16 V (lo cual está bien). pero ahora solo protegerá el suministro de transitorios negativos por debajo de -16V en lugar de -0.7V. ¿Por qué alguien querría esto? ¡No quiero que el riel de suministro se vuelva negativo en ningún momento!

Por ejemplo: ver circuitos de ejemplo en http://cds.linear.com/docs/Datasheet/4359f.pdf

Respuestas (2)

Los estándares de diseño automotriz son muy estrictos.

La electrónica debe sobrevivir a un automóvil que se arranca en reversa y se impulsa con 24V. (Sí, la gente todavía hace eso en pleno invierno) También debe manejar el volcado de carga con una batería bajo carga desconectada.

Si su diseño desvía la batería a -0.7V, se quemará como un fusible, entonces no tiene protección.

Así que ten cuidado, las pruebas automotrices son mucho más estrictas. Este diseño particular de zener es para proteger al regulador de fallas dentro de su abs. entrada máxima. de -40 V ~ + 80 V, lo que puede parecer suficiente, pero estos zeners no explotarán en la prueba automotriz de +24/12 V, pero protegerán el dispositivo de picos adicionales por encima de eso.

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Los dispositivos TVS bidireccionales, como mencionaste, no tienen polaridad. Se pueden usar para limitar las oscilaciones positivas y negativas en una aplicación de CA. Dos dispositivos unidireccionales en serie también pueden hacer esto, pero puede adaptar el umbral de sujeción cambiando los TVS: podría tener 12 V en serie con 24 V con polaridad opuesta, y la abrazadera funcionaría a 12 V + 0,6 V en un sentido, o 24V + 0.6V al revés.

En un circuito de CC, se pueden insertar de cualquier manera y "funcionarán" como usted describió: una abrazadera positiva útil y una abrazadera negativa menos que útil (en muchos casos). Sin embargo, si instala un solo TVS unidireccional al revés, tiene una abrazadera positiva realmente rígida en lo que está tratando de proteger; para su ejemplo, en lugar de 16 V, estará atascado en 0.6 - 0.7V.

Para la sujeción de bajo voltaje (como las abrazaderas ESD en las líneas I2C), es normal optar por los dispositivos unidireccionales para mantener bajo control los picos negativos.

Su hoja de datos citada muestra una aplicación automotriz, donde la CC que proviene de la batería / alternador es casi la fuente de CC más desagradable que pueda imaginar (increíblemente rígida y sujeta a transitorios / sobretensiones inmensas y aterradoras, etc.) - la elección de un TVS de 70V en serie con una de 24V es deliberada:

The LTC4359 operates from 4V to 80V and withstands
an absolute maximum range of –40V to 100V without
damage. In automotive applications the LTC4359 operates
through load dump, cold crank and two-battery jumps,
and it survives reverse battery connections while also
protecting the load.
¿Para qué se utilizan los diodos Zener bidireccionales en la protección contra transitorios de CC?
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