Выбор диодов подавление переходного напряжения (TVS) для приложений горячей замены (hot-swap) и реализации логики ИЛИ

Разработчики часто используют диод подавления переходного напряжения (TVS) для уменьшения импульсных токов (возникающих при коммутации в электрической цепи) до безопасного уровня, чтобы защитить компоненты и соседние электрической цепи от повреждения. Во многих отношениях TVS-диод ведет себя подобно стабилитрону, но с более высокой номинальной мощностью благодаря большему размеру матрицы и более прочному соединению проводов.

Зачем приложениям горячей замены нужен диод подавления переходного напряжения (TVS)?

В случае горячей замены в случае большой перегрузки по току защитная интегральная схема (IC) быстро отключит ток, чтобы защитить соседние компоненты от повреждения. Это быстрое отключение тока — от 50 A (сверхток) до 0 A (отключение для защиты) — может происходить в течение десятков наносекунд и приводит к большому переходному процессу тока (di / dt), как показано в уравнении 1:

Ток отключения интегральной схемы при наличии индуктивности в цепи

Данный ток будет определяться, как энергия внутри дорожки печатной платы или индуктивности провода на входе. Хотя индуктивность дорожки печатной платы может быть низкой, при значении около 10 нГн, она все равно вызовет скачок на входе контроллера горячей замены на основе уравнения 2:

Скачок напряжения на входе контроллера горячей замены при наличии индуктивности в цепи

Скачок напряжения в -50 В будет последовательно подключен к источнику питания и будет эффективно создавать всплеск положительного напряжения на входной шине, часто превышающий номинальное напряжение интегральной схемы контроллера горячей замены или полевого транзистора на основе оксида металла и полупроводника (МОП-транзистор или MOSFET) напряжение сток-исток (VDS) (рисунок ниже). Чтобы предотвратить возникновение этого скачка напряжения, вы можете установить TVS на входе для отвода энергии от индуктивности прямо на землю. Оптимальное размещение диод подавления переходного напряжения будет после любой последовательной индуктивности на входе (например, после предохранителя).

Влияние индуктивности на процесс выключения контроллера горячей замены. Напряжение на индукторе VL ранее было 0 В при нормальной работе; после быстрого отключения по току VL равняется 50 В и будет последовательно добавляться к входному источнику питания

Как выбрать диод подавления переходного напряжения (TVS)?

Самый простой способ выбрать диод TVS для приложения с горячей заменой — это выбрать тот, который соответствует следующим трем критериям:

  • Напряжения пробоя (Ubr) больше вашего максимального входного напряжения источника питания.
  • Напряжение срабатывания (Uc) ниже абсолютного максимального значения напряжения интегральной схемы контроллера горячей замены или MOSFET Uds.
  • Максимальный (пиковый) импульсный ток, Iрр, выше максимального тока, при котором контроллер горячей замены отключается. Это наихудшее значение часто является очевидным — на выходе имеется короткое замыкание и контроллер горячей замены отключается. Точное значение, которое следует использовать, будет выявлено только измерением максимального тока на реальной плате-прототипе с реалистичным коротким замыканием, приложенным к выходу.

Для 12-вольтового мощного приложения наиболее распространенным выбором TVS является 5.0SMDJ12A, который имеет переходную мощность 5 кВт.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *