전자 회로에 일시적 인 전압 급증 및 급증의 영향은 번거로운 작은 고장에서 회로 구성 요소에 손상을 줄 수있는 치명적인 결과에 이르기까지 다양합니다.이러한 일시적 현상의 원인은 다양합니다., 번개, 정적 전력 및 유도 배열을 포함하여 (그림 1).
그림 1: 일시적 은 번개, 정적 전기 또는 유도 된 방출 으로 인해 발생할 수 있으며, 보호 를 받지 않은 전자 장치 에 심각한 손상을 줄 수 있다. (사진 출처: Littelfuse Inc.)
이러한 트랜지이언트는 수백 볼트에서 수만 볼트까지의 최고 전압과 킬로 앰퍼 수준에 도달하는 전류를 가진 펄스를 생성 할 수 있습니다.수억 나노초에서 밀리초까지의 시간.
IC와 프로세서의 소형화, 그리고 전원 공급 전압의 감소는 전기적 변동에 더 민감하게 만듭니다.이것은 특히 여러 전자 시스템으로 제어되는 차량에 적용됩니다., 엔진, 스티어링, 브레이킹, 에어컨, 엔터테인먼트
민감한 회로를 보호하기 위해, 보호 된 배선, 필터, 활 억제 및 클램핑 장치를 포함하여 다양한 설계 전략이 개발되었습니다.보호 및 필터링은 수동적인 디자인을 채택, 활 억제 및 클램프 보호는 활성 메커니즘을 채택합니다.그리고 다른 활 끄는 장치는 회로를 보호하기 위해 지상으로 일시 전류를 전환합니다.활 끄는 장치가 활성 상태에서 보호 장비가 작동하지 않지만 일시적 장치가 사라지면 장비가 정상적으로 작동 할 수 있습니다.
클램핑 장치에는 금속 산화물 바리스터 (MOV), 제너 다이오드 및 일시적 전압 억제 (TVS) 라반치 다이오드,보호장치에 대한 일정한 전압을 유지하여 임피던스를 변화시키는이 기술들은 개별적으로 또는 동시에 사용될 수 있다. TVS 다이오드는 빠른 반응 속도와 높은 전력 소모 때문에 클램핑 장치로 널리 사용된다.
일시적 전압 억제 다이오드
TVS 다이오드는 클램핑 장치로 사용되는 스발 다이오드입니다. 적용 된 전압이 스발 붕괴 전압을 초과하면그것은 과도한 전류를 전환하고 일정한 잠재력에서 전압을 유지하거나 클램프합니다적용 된 전압이 고장 값보다 낮으면 자동으로 재설정됩니다.
TVS 다이오드는 단극적 트랜지언트를 방지하기 위한 단방향 장치와 어떤 극도의 트랜지언트를 방지하기 위한 양방향 장치로 사용될 수 있다 (그림 2).양방향 장치가 대칭적일 수 있습니다., 같은 진폭으로 모든 극성 전압을 클램핑할 수 있는, 또는 변동자의 극성에 따라 다른 전압 수준에 클램핑할 수 있는 비대칭.
그림 2: 세 개의 TVS 장치의 전류 전압 분해 특성 및 스케마적 기호 (사진 소스: Littelfuse Inc.)
일방 TVS 다이오드의 작동 원리는 단순한 다이오드와 유사합니다. 앞으로 편향되면 전도하고 역향 편향되면 전도하지 않습니다.디오드 분사 전압 (VBR) 을 초과할 때까지적용 된 전압이 VBR를 초과하면 다이오드가 전도하여 클램프 전압 (VC) 에서 전압을 유지합니다.이 다이오드가 분산 할 수있는 최대 전력은 최고 펄스 전류 (IPP) × VC입니다..
양방향 TVS 다이오드는 두 개의 백투백 다이오드에 해당한다. 단 한 방향의 고장 전압 (VBR) 이 초과되지 않을 때, 작은 역 누출 전류 (IR) 만 흐른다.이 동작은 대칭적이기 때문에 두 편향 조건 하에서 분해 전압 진폭은 동일합니다.
비대칭 TVS 다이오드의 기능은 양방향 장치와 유사하지만, 분해 전압 (VBR1 및 VBR2) 은 다릅니다.
비대칭 TVS 다이오드
왜 비대칭 TVS 다이오드가 필요한지 궁금해 할 수 있습니다. 이 구성 요소는 실리콘 카바이드 (SiC) MOSFET의 게이트 드라이버를 보호하기 위해 설계되었습니다.이 드라이버는 초전압 transients로 인한 손상에 예민합니다자동차 충전을 위해 사용되는 SiC MOSFET 또는 견인 인버터 (그림 3) 를 살펴보겠습니다.
그림 3: SiC MOSFET 스위치 게이트 드라이버를 보호하기 위해 사용되는 비대칭 TPSMB1505CA TVS. (사진 소스: Littelfuse Inc.)
비대칭 리틀 퓨즈 TPSMB1505CA TVS는 MOSFET의 게이트 드라이버를 보호하기 위해 사용됩니다. 게이트 드라이버는 두 가지 상태가 있습니다.정전 상태에서는 -10V 이하입니다.. TPSMB1505CA의 카토드 (K) 에서 아노드 (A) 에 가속되는 정렬 전압은 16.7 ~ 18.5V이며 최대 클램핑 전압은 24.4V입니다. 이 방향으로의 Ipp는 24.6A입니다.그리고 일시적 펄스 지속 시간은 10 ~ 1000 ms입니다..
TVS의 A에서 K까지의 파기 전압은 6.8에서 7.4 V이며 최대 클램핑 전압은 11.5 V입니다. 이 방향으로의 최고 펄스 전류는 60 A입니다.그리고 일시적인 펄스 지속 시간은 또한 10에서 1000 ms입니다.이것은 단일 구성 요소를 통해만 달성 할 수 있다는 점에 유의해야합니다.이 비대칭 작업 모드를 달성하기 위해 독립적인 구성 요소가 사용되면 여러 구성 요소가 함께 작동해야합니다.
리틀 퓨즈 TPSMB 비대칭 시리즈 TVS 다이오드 (그림 4) 는 서로 다른 K에서 A 분해 전압을 가진 두 가지 추가 구성 요소를 포함합니다. TPSMB1805CA는 20의 K에서 A 분해 전압 범위를 제공합니다.0에서 21까지.1V, 최대 클램프 전압은 29.2V이다. 등급 Ipp는 20.6A이며, 펄스 지속 시간은 10에서 1000 ms입니다. A에서 K까지 분산 전압 범위는 TPSMB1505CA (6.8에서 7.4 V) 와 동일합니다.