Überspannungsschutz für Bauteile und Schaltungen mit Hilfe von TVS-Dioden Overvoltage Protection of Devices and Circuits using TVS Diodes Was ist eine TVS Diode? What is a TVS diode? IF VC VBR VWM ID IT VF IPP • Kennlinie wie eine Zenerdiode Curve like Zener diode • Bidirektionale Version erhältlich! Bidirectional Version available! V03 2005, US Was ist eine TVS Diode? What is a TVS diode? Transient voltage + peak current Transient voltage - clamped voltage + circuit to protect clamped voltage - Überspannungsschutz! Overvoltage Protection! ⇒ Transient Voltage Suppressor V03 2005, US TVS oder Zenerdiode TVS versus Zener diode TVS Zener – Unterdrückung von Spannungsspitzen – Stabilisierung einer Gleichspannung – Auswahlparameter – Auswahlparameter Suppression of transient voltages Parameters for selection: Stabilization of a DC voltage Parameters for selection: • VWM Sperrspannung • VZ Zenerspannung • VC Begrenzerspannung • Ptot Statische Verlustleistung Stand-off voltage Clamping voltage Zener voltage Steady state power dissip. • PPPM Impulsverlustleistung Peak pulse power V03 2005, US TVS Dioden in Schaltnetzteilen TVS diodes in SMPS Beispiel: Sperrwandler Example: flyback converter 5 V= 230 V~ V03 2005, US Gate-Ansteuerung Gate Control • Gate Protection: 1 bidirectional TVS replaces 2 anti serial Zener diodes! on request: 2 in 1! • 2 in 1! Gate-Schutz: 1 bidirektionale TVS- ersetzt 2 antiserielle Zener-Dioden! Aktive Spannungsbegrenzung: Zener-Dioden standardmäßig bis 200 V, TVS bis 550 V! Active Clamping: Standard Zener diodes up to 200 V, TVS up to 550 V! V03 2005, US Auswahl des optimalen Bauteils (english see following pages) Beispiel: Eingangsseitiger Schutz der Gleichrichterbrücke eines Netzteiles mit 85…265 V~ Weitbereichseingang 1. Maximale Scheitelspannung des Netzes VP = √2 x 265 V ≈ 375 V ⇒ Sperrspannung der TVS-Diode VWM ≥ 375 V, z. B. VWM = 376 V 2. Transienten treten auf Wechselstromseite auf ⇒ bidirektionale TVS-Diode einsetzen (Suffix -B, -C, oder -CA) 3. Mögliche Typen mit VWM = 376 V (PPPM = 400, 600, 1500 W*) Axial: P4KE440CA, P6KE440CA, 1.5KE440CA SMD bisher: 3x TGL41-150CA, P4SMAJ120CA, P6SMBJ120CA, 1.5SMCJ120A in Reihe 4. Begrenzerspannung dieser TVS-Dioden VC= 602 V ⇒ Eine Brücke mit VRRM ≥ 600 V kann eingesetzt werden * Je nach Stärke der auftretenden Transienten V03 2005, US Auswahl des optimalen Bauteils (english see following pages) Beispiel: Eingangsseitiger Schutz der Gleichrichterbrücke eines Netzteiles mit 85…265 V~ Weitbereichseingang 1. Maximale Scheitelspannung des Netzes VP = √2 x 265 V ≈ 375 V ⇒ Sperrspannung der TVS-Diode VWM ≥ 375 V, z. B. VWM = 376 V 2. Transienten treten auf Wechselstromseite auf ⇒ bidirektionale TVS-Diode einsetzen (Suffix -B, -C, oder -CA) 3. Mögliche Typen mit VWM = 376 V (PPPM = 400, 600, 1500 W*) Axial: P4KE440CA, P6KE440CA, 1.5KE440CA SMD neu: TGL41-440CA, P4SMA440CA, P6SMB440CA, 1.5SMC440CA 1x! 4. Begrenzerspannung dieser TVS-Dioden VC= 602 V ⇒ Eine Brücke mit VRRM ≥ 600 V kann eingesetzt werden * Je nach Stärke der auftretenden Transienten V03 2005, US Selecting the optimum device Example: Primary side protection of the input bridge in a power supply having 85…265 VAC wide range input 1. Maximum peak voltage of the mains VP = √2 x 265 V ≈ 375 V ⇒ stand-off voltage of TVS diode VWM ≥ 375 V, e. g. VWM = 376 V 2. Transients occur on AC side ⇒ use bidirectional TVS diodes (suffix -B, -C, or -CA) 3. Possible types having VWM = 376 V (PPPM = 400, 600, 1500 W*) Axial: P4KE440CA, P6KE440CA, 1.5KE440CA SMD up to now: 3x TGL41-150CA, P4SMAJ120CA, P6SMBJ120CA, 1.5SMCJ120CA in series 4. Clamping voltage of these TVS diodes VC= 602 V ⇒ A bridge having VRRM ≥ 600 V can be used * depending on power of occuring transients V03 2005, US Selecting the optimum device Example: Primary side protection of the input bridge in a power supply having 85…265 VAC wide range input 1. Maximum peak voltage of the mains VP = √2 x 265 V ≈ 375 V ⇒ stand-off voltage of TVS diode VWM ≥ 375 V, e. g. VWM = 376 V 2. Transients occur on AC side ⇒ use bidirectional TVS diodes (suffix -B, -C, or -CA) 3. Possible types having VWM = 376 V (PPPM = 400, 600, 1500 W*) Axial: P4KE440CA, P6KE440CA, 1.5KE440CA SMD new: TGL41-440CA, P4SMA440CA, P6SMB440CA, 1.5SMC440CA 1x! 4. Clamping voltage of these TVS diodes VC= 602 V ⇒ A bridge having VRRM ≥ 600 V can be used * depending on power of occuring transients V03 2005, US SMD Axial Erhältliche Typen Available Types V03 2005, US Niederkapazitive Supressordiode: SDA4AK SDA4AK Cj sehr niedrig durch Reihenschaltung von Standarddioden in Flussrichtung: Cj ~ 10 pF 1/ωCj ~ 3 kOhm => ok! Klemmspannung VC=4 V (andere auf Anfrage!) 0.5 0.5 Type Typ 5.0 Beispiel: Videoleitung mit max. 0,7 V Signalspannung, Abschlusswiderstand 75 Ohm, SignalFrequenz 5 MHz. Übliche Zener/TVS-Diode: Cj ~ 10 nF 1/ωCj ~ 3 Ohm => Kurzschluss! 2.5 Low Capacitance Suppressor Diode: SDA4AK Example: Video line with max 0.7 V signal voltage, line impedance 75 Ohm, signal frequency 5 MHz. Usual Zener-/TVS-diode: Cj~ 10 nF 1/ωCj ~ 3 Ohm => short! SDA4AK Cj very low due to series connection of standard diodes in forward mode: Cj ~ 10 pF 1/ωCj ~ 3 kOhm => ok! clamping voltage VC=4 V (others on request!) V03 2005, US Mehr Informationen unter … More informations at … http://www.diotec.com/