افزایش ولتاژ و افزایش ولتاژ در درجه های مختلفی بر مدار های الکترونیکی تاثیر می گذارد، از خرابی های کوچک تا عواقب فاجعه بار که باعث آسیب به اجزای مدار می شود.علل این عارضه های گذرا متفاوت استاز جمله برق، برق ثابت و تخلیه های محرک (شکل 1).
شکل ۱. عارضی ها ممکن است ناشی از رعد و برق، برق ایستاتیک یا تخلیه های محرک و غیره باشند که می توانند آسیب جدی به تجهیزات الکترونیکی محافظت نشده ایجاد کنند.
فرایندهایی مثل این می توانند پالس هایی با ولتاژ اوج از صدها وولت تا ده ها هزار وولت و جریان هایی تا کیلوآمپر تولید کنند.که از صدها نانوسکنید تا میلی ثانیه طول می کشد.
کوچک سازی IC و پردازنده و کاهش ولتاژ تغذیه آنها را نسبت به پدیده های گذرا الکتریکی حساس تر می کند.این امر به ویژه برای وسایل نقلیه ای که توسط سیستم های الکترونیکی متعدد کنترل می شوند صادق است، از جمله موتور، فرمان، ترمز، تهویه مطبوع و سرگرمی.
برای محافظت از مدارهای حساس، استراتژی های طراحی مختلفی توسعه یافته است، از جمله سیم کشی محافظ، فیلترها، سرکوب قوس و دستگاه های کلیمپ.در حالی که سرکوب قوس و حفاظت از کلیمپ فعال است. دستگاه های سرکوب قوس مانند شکاف های جرقه، لوله های تخلیه گاز، و thyristors منحرف جریان های گذرا به زمین برای محافظت از مدار. هنگامی که دستگاه سرکوب قوس فعال است،تجهیزات محافظت شده کار نمی کنند، اما وقتی که این عارضی ناپدید شود، تجهیزات می توانند به طور عادی کار کنند.
دستگاه های قفل شامل واریستور اکسید فلزی (MOV) ، دیود زنر،و دیود های واولانژ سرکوب ولتاژ گذرا (TVS) که ولتاژ ثابت را از طریق تجهیزات محافظت شده با مقاومت متغیر حفظ می کننداین فناوری ها می توانند به صورت جداگانه یا همزمان استفاده شوند. دیود TVS به دلیل پاسخ سریع و توان بزرگ خود به عنوان دستگاه کلیمپ استفاده می شود.
دیود سرکوب ولتاژ موقت
دیود TVS یک دیود واولنچ است که به عنوان یک دستگاه کلیمپ استفاده می شود. هنگامی که ولتاژ اعمال شده از ولتاژ شکستن واولنچ آن فراتر رود،آن را به دور جریان بیش از حد و نگه می دارد و یا کلیمپ ولتاژ در یک پتانسیل ثابتوقتی ولتاژ اعمال شده کمتر از ارزش خرابی باشد، به طور خودکار دوباره تنظیم می شود.
دیود های TVS می توانند به عنوان دستگاه های یک جهت استفاده شوند تا از انتقال دستگاه های یک قطبی یا دو جهت جلوگیری شود تا از انتقال هر دو قطب جلوگیری شود (شکل 2).دستگاه های دو طرفه می توانند همبند باشند، به هر ولتاژ قطبی با همان دامنه، یا نامتقارن، به سطوح ولتاژ متفاوت با توجه به قطبیتی از گذرا.
شکل ۲: ویژگی های تجزیه ولتاژ و جریان سه دستگاه TVS و نمادهای طرحی آنها.
اصل کار دیود TVS یک طرفه مشابه دیود ساده است.آن را در زمانی که انحراف جلو اعمال می شود و نه در زمانی که انحراف معکوس اعمال می شود تا زمانی که ولتاژ شکستن (VBR) دیود فراتر رفته استهنگامی که ولتاژ اعمال شده بیش از VBR است، دیود روشن می شود و ولتاژ در هر دو سر در ولتاژ کلیمپ (VC) حفظ می شود.حداکثر قدرت که این دیود می تواند از بین ببرد جریان پالس اوج (IPP) × VC است.
دیود های TVS دو طرفه معادل دو دیود پشت به پشت هستند. هنگامی که ولتاژ شکستن (VBR) در هر دو جهت فراتر نرود، فقط یک جریان ریورس ریز (IR) کوچک جریان دارد.این عمل تقارن است زیرا دامنه ولتاژ شکستن برای هر دو شرایط تعصب یکسان است.
دیودهای TVS نامتقارن به طور مشابه با دستگاه های دو طرفه رفتار می کنند، اما ولتاژ های شکستن (VBR1 و VBR2) متفاوت هستند.
دیود TVS نامتقارن
شما ممکن است بخواهید بدانید که چرا دیود های TVS نامتقارن مورد نیاز هستند. این اجزای طراحی شده برای محافظت از رانندگان دروازه در MOSFET های کربید سیلیکون (SiC) هستند. به دلیل سرعت سریع سوئیچ کردن SiC،این درایوها در معرض آسیب ناشی از ولتاژ بیش از حد هستندبیایید به MOSFET SiC یا اینورتر کشش برای شارژ در داخل (شکل 3) نگاه کنیم.