دیود TVS، حذف ولتاژ گذرا و ESD

توسط | 19 اردیبهشت, 1399 | AVR, lpc, STM32, آردوینو, الکترونیک, طراحی PCB | 82 دیدگاه ها

دیود-tvs

آموزش لحیم کاری و استاندارد IPC یوبرد

ساخت دنیای الکترونیک

آموزش های رایگان لحیم کاری استاندارد

فیلم های آموزش لحیم کاری حرفه ای

آموزش خصوصی لحیم کاری و مونتاژ

دیود TVS (یا دیود تی وی اس) نوعی دیود بسیار سریع است که برای محافظت در مدارات الکترونیکی استفاده می شود. TVS مخفف عبارت Transient Voltage Suppression است. ترجمۀ واژه به واژۀ این عبارت می شود: «فرونشانی/توقف/سرکوب ولتاژ گذرا». در اصطلاح، ولتاژ گذرا یا Transient Voltage به تغییر ناگهانی ولتاژ می گویند. این تغییر ناگهانی ولتاژ ممکن است خیلی سریع و هجومی، همانند Spike باشد. در اصطلاح مهندسی برق، Spikeها تغییرات سریع، کوتاه و گذرا در ولتاژ، جریان یا انرژی هستند. این تغییر ناگهانی به قدری سریع است که قطعات الکترونیکی معمولی قادر به دنبال کردن آنها نیستند. در تصویر زیر یک موج سینوسی را می بینید که Spike روی آن افتاده است. ممکن است به تغییر ناگهانی در سیگنال Surge نیز بگویند. Surgeها به تغییر ناگهانی با زمان بیشتر از 3 نانو ثانیه می گویند. در حالی که Spikeها زمانی کمتر از این مقدار دارند. در این نوشته منظور ما از ولتاژ گذرا، افزایش ناگهانی ولتاژ است. که Surge و Spike و … هم در  بر می گیرد. برای فرونشانی و حذف ولتاژ گذرا قطعاتی ساخته شده اند که به آنها قطعات TVS (یا TVS Devices) می گویند. کار قطعات TVS حذف و دفع افزایش ناگهانی و گذرای سیگنال است. پر استفاده ترین قطعات TVS عبارتند از: لولۀ گازی، وریستور اکسید فلز (MOV)، دیود TVS و تریستور TVS. در این نوشته به بررسی  دیود TVS یا دیود حذف کننده ولتاژ گذرا (دیود خنثی ساز ولتاژ گذرا) می پردازیم. ولتاژ گذرا و عوامل و اثرات آن مبحثی طولانی است که در آموزش طراحی PCB یوبرد بررسی می شوند.

spike-در-سیگنال-ولتاژ

تصویر 1 – Spike در یک شکل موج سینوسی

دیود TVS چیست؟

این دیود که Transil یا Thyrector نیز نامیده می شود، یک قطعۀ حالت جامد با پیوند p-n است.  دیودهای TVS قطعات محدود کننده و حذف کننده ولتاژ گذرا هستند. عملکرد این دیود شبیه دیود زنر است. یعنی در بایاس معکوس، جریانی از آن عبور می کند و ولتاژ به مقدار نامی دیود محدود می شود. پیوند p-n در دیودهای TVS دارای سطح مقطع وسیع به منظور عبور جریان های لحظه ای بالا است. دیودهای TVS بسیار سریع هستند و فوراً به ولتاژ گذرا پاسخ می دهند. همین امر موجب شده که این دیودها برای حذف ولتاژ گذرا در مدارات الکترونیکی حساس استفاده شوند. عمده کاربرد دیودهای TVS حذف ولتاژ گذرای ناشی از تخلیه الکترواستاتیکی (تخلیۀ الکتریسیتۀ ساکن، ESD یا Electrostatic Discharge) است. از این رو ممکن است دیودهای TVS را دیود ESD یا دیود محافظت از ESD (ESD Protection Diode) نیز بنامند. تصویر زیر بزرگنمایی بخشی از یک آی سی است که با تخلیه الکتریسیته ساکن بدن انسان (HBM-ESD) آسیب دیده است.

آسیب-تخلیه-electrostatic-ic

تصویر 2 – بخشی از یک آی سی که با تخلیه الکتریسیته ساکن آسیب دیده

نکته: Transil یک علامت تجاری (TM یا Trade Mark) از شرکت STMicroelectronics است.

 

حذف ولتاژ گذرا با دیود TVS

منحنی مشخصه دیودهای TVS شبیه دیودهای زنر است. وقتی ولتاژ بایاس معکوس دیود TVS کمتر از ولتاژ شکست است، جریان نشتی بسیار ناچیزی از آن عبور می کند. اما وقتی ولتاژ بایاس معکوس از ولتاژ شکست بیشتر می شود، جریانی از دیود عبور می کند. بنابراین امپدانس کمی در ناحیۀ شکست به وجود می آید و ولتاژ بایاس معکوس دیود ثابت می ماند. تصویر زیر منحنی مشخصه دیودهای TVS یک طرفه را نشان می دهد. با ولتاژ معکوس در محدودۀ صفر تا ولتاژ شکست (BV یا Breakdown Voltage) جریان ناچیزی از دیود عبور می کند. این جریان همان جریان نشتی دیود در بایاس معکوس است. هنگامی که ولتاژ معکوس از ولتاژ شکست بیشتر می شود، دیود روشن می شود. در این هنگام جریان هر مقدار که تغییر کند، تغییرات ولتاژ چشمگیر نخواهد بود. بنابراین اگر تغییرات جریانِ لحظه ای زیاد هم باشد، ولتاژ معکوس در حدود ولتاژ شکست باقی خواهد ماند.

منحنی-مشخصه-دیود

تصویر 3 – منحنی مشخصه دیودهای TVS

این دیودها همانند دیود زنر به یک منبع تغذیۀ DC مدل می شود. ولتاژ ورودی هر چقدر بیشتر باشد، در خروجی ولتاژ تقریباً ثابت و در حدود ولتاژ شکست خواهد بود. در تصویر زیر یک ولتاژ گذرا به پایۀ یک آی سی که روی آن دیود TVS قرار دارد، وارد شده است. تحمل پایۀ آی سی 30 ولت است ولی ولتاژ به مقدار ولتاژ شکست دیود یعنی 20 ولت محدود شده است. آنچه در تصویر زیر مشاهده می شود همانند کار دیود زنر است. اما یادآور می شویم که دیودهای زنر نمی توانند همانند دیودهای TVS ولتاژهای گذرای سریع را دنبال کنند. یعنی نمی توانند در زمانی که ولتاژ گذرای سریع اتفاق می افتد روشن شوند. در تصویر زیر واضح است که ولتاژ گذرا باعث روشن شدن دیود شده است. اگر این شکل موج به دیود زنر اعمال شود، خروجی مدار شبیه ورودی خواهد بود.

ولتاژ-گذرا-دیود-پایه-ic

تصویر 4 – محدود کردن و حذف ولتاژ گذرا با دیودهای TVS

مشخصات الکتریکی دیود TVS

در دیتاشیت دیودهای TVS پارامترهایی وجود دارد که در این بخش به توضیح مهمترین آنها می پردازیم. برای این منظور تصویر 5 را که منحنی مشخصه دیودهای TVS دو طرفه است، مشاهده فرمایید.

  • Stand-Off Voltage (یا VRWM یا VR): حداکثر ولتاژ خاموش. حداکثر ولتاژی است که می توان دائماً به صورت معکوس اعمال کرد. این ولتاژ معمولاً 10 درصد کمتر از ولتاژ شکست (VBR) است. ولتاژهای کمتر از VRWM تنها باعث جریان نشتی می شوند و نمی توانند دیود را روشن کنند. به این ولتاژ، ولتاژ کاری (Working Voltage) نیز می گویند.
  • Breakdown Voltage (یا VBR): ولتاژ شکست دیود. ولتاژی است که با اعمال جریان تست (IT)، در آن شکست اتفاق می افتد. به این صورت که جریانی به دیود اعمال می کنند و ولتاژ آن را اندازه می گیرند. هرگاه ولتاژ به جایی رسید که تغییرات آن خیلی کم شد، آن را ولتاژ شکست می گویند. به بیانی دیگر، این ولتاژ آستانۀ روشن شدن دیود است که با اعمال جریان تست بدست آمده است.
  • Leakage Current (یا IR): جریان نشتی. حداکثر جریانی است که وقتی ولتاژ دیود برابر VR است، از دیود عبور می کند.
  • Clamping Voltage (یا VC): ولتاژی است که در آن حداکثر جریان لحظه ای قابل قبول (IPP) می تواند عبور کند.
  • Parasitic Capacitance (یا C یا CL): خازن انگلی. دیودهای TVS به خاطر پیوند p-n که دارند دارای ظرفیت خازنی بسیار کمی هستند. این ظرفیت خازنی به ویژه در فرکانس های بالا تأثیر گذارند.
  • IF و VF: نیز جریان و ولتاژ روشن شدن در بایاس مستقیم هستند. که البته این دو مشخصه برای دیودهای TVS یک طرفه است.

منحنی-مشخصه-دیود-دو-طرفه

تصویر 5 – منحنی مشخصه دیودهای TVS دو طرفه

دیودهای TVS با ولتاژ VC چند ولت تا چند صد ولت وجود دارند. همچنین می توان برای افزایش ولتاژ یا جریان در صورت لزوم، دیودهای TVS را با هم سری یا موازی کرد.

 

انواع دیود TVS و نماد شماتیکی آنها

دیودهای TVS به دو نوع کلی یک طرفه (Unidirectional) و دو طرفه (Bidirectional) تقسیم می شوند. دیودهای TVS دو طرفه از سری شدن دو دیود TVS یک طرفه حاصل شده اند. در تصویر زیر از نماد قطعات الکترونیکی، نماد شماتیکی دیودهای TVS مشخص شده است. اگر چه نماد شماتیکی این دیودها در بسیاری از منابع و دیتاشیت ها همانند دیود زنر و یا حتی دیود معمولی ترسیم می شود، ولی نماد صحیح آن به صورت زیر است. از سمت چپ نماد اول، دوم و پنجم، نماد دیودهای TVS یک طرفه است. باقی نمادها، نماد دیودهای TVS دو طرفه هستند.

نماد-دیود-تی-وی-اس

تصویر 6 – نماد شماتیکی دیودهای TVS یک طرفه و دو طرفه

دیودهای TVS در پکیج های متفاوتی وجود دارند. در برخی پکیج ها دو دیود TVS و در برخی نیز آرایه ای از دیودهای TVS وجود دارد. دیودهای TVS آرایه ای ممکن است یک طرفه یا دو طرفه باشند. بسته به کاربرد، آرایش های متفاوتی از دیودهای TVS تکی و آرایه ای موجود است. برای مثال وقتی می خواهیم پایه های سیم کارت را با دیودهای TVS محافظت کنیم، بهتر است به جای چند دیود TVS، از آرایۀ دیودهای TVS کنیم. برای همین در سند راهنمای طراحی سخت افزار ماژول های SIM800، برای حفاظت سیم کارت، دیود آرایه ای SMF12C پیشنهاد شده است. همچنین وقتی می خواهیم تنها یک پایه از یک قطعه را حفاظت کنیم، قرار دادن دیود تکی کافی است. در سند راهنمای طراحی سخت افزار ماژول SIM800 برای پایۀ PWRKEY یک دیود تکی دو طرفه پیشنهاد شده است.

دیود-حفاظت-پایه-sim800-simcard

تصویر 7 – دیودهای TVS برای حفاظت از ماژول SIM800 و سیم کارت

انواع دیگر دیودهای TVS

اکثر قطعات الکترونیکی که ما با نوع معمولی آنها سر و کار داریم، انواع خاصی نیز دارند. دیودهای TVS نیز به همین صورت هستند. با توجه به شرایط خاصی که در مدارات الکترونیکی وجود دارد، دیودهای TVS با عملکردهای خاص ساخته می شوند. برای مثال دیودهای TVSی وجود دارند که در یک پکیج با دیودهای دیگری سری/موازی شده اند. این سری/موازی شدن باعث تغییر مشخصات دیود می شود و آن را برای کاربردهای خاص مناسب می کند. برای مثال سری شدن دیودهای TVS و ایجاد یک دیود دو طرفه، باعث کم شدن خاصیت خازنی می شود. و این دیود TVS دو طرفه چون خاصیت خازنی کمتری دارد، برای مدارات فرکانس بالا مناسب تر است. در تصویر زیر آرایش برخی از این دیودها را می بینیم. توجه شود که پنج آرایش زیر هر کدام در یک پکیج هستند. از سمت چپ دو آرایش اول در پکیج 2 پایه و دو آرایش دوم در پکیج 4 پایه هستند.  آرایش آخر نیز در پکیج 6 پایه هستند.

انواع-دیود-تی-وی-اس

تصویر 8 – دیودهای TVS دیگر

کاربرد دیود TVS

همانطور که پیش تر گفتیم، عمده کاربرد این دیودها حذف ولتاژ گذرای ناشی از ESD است. در تصویر بالا مشخص است که استفاده از دیود TVS روی پایۀ PWRKEY به خاطر وجود کلید است. اگر کاربر با تماس دست، باعث ESD شود، ولتاژ گذرای ناشی از ESD توسط دیود حذف می شود. دیودهای TVS تنها برای حذف ولتاژ گذرای ناشی از ESD نیستند. بسته به مشخصات آنها، هر نوع ولتاژ گذرایی که به وجود بیاید، حذف می شود. برخی پدیده هایی که باعث به وجود آمدن ولتاژ گذرا می شوند عبارتند از:

  • اثر صاعقه بر خطوط انتقال برق؛
  • اتصالی در خطوط انتقال برق؛
  • اثر جرقه زنی موتورها روی خطوط تغذیه و سیگنال؛
  • سوییچ بارهای سلفی.

کاربرد دیودهای TVS یک طرفه با دیودهای TVS دو طرفه متفاوت است. دیودهای TVS دو طرفه اغلب در خطوط AC و DC منابع تغذیه، خطوط داده با کابل بلند، خطوط داده تفاضلی و مدارات فرکانس بالا کاربرد دارند. دیودهای TVS یک طرفه نیز اغلب در خطوط تغذیۀ DC، خطوط داده با کابل کوتاه و حفاظت قطعات دیجیتال به کار می روند.

کاربرد-دیود-یکطرفه-دوطرفه

تصویر 9 – نمونه ای از کاربرد دیودهای TVS یک طرفه و دو طرفه

تخلیۀ الکتریسیتۀ ساکن در خودرو

مهم ترین دلیل به وجود آمدن الکتریسته ساکن در خودروها جریان هوای روی بدنۀ خودرو در هنگام حرکت است. اغلب مشاهده می کنیم که در زیر برخی خودروها به ویژه خودروهای سنگین یک زنجیر آویزان است و به سطح زمین کشیده می شود. این زنجیر برای تخلیۀ الکتریسیتۀ ساکن روی بدنۀ خودرو است. در مدل های جدید از کمربند رسانا نیز برای این کار استفاده می کنند که با نام Anti-static Belt یا Earth Belt شناخته می شوند (تصویر 10، سمت راست). در خودروها استفاده از وسایلی که الکتریسیتۀ ساکن را دفع می کنند، اهمیت بیشتری دارد. چرا که افزایش امنیت خودروها، افزایش امنیت جان انسان ها را در پی دارد. ساده ترین مثالی که می توانیم دربارۀ اهمیت تخلیۀ الکتریسیتۀ ساکن بزنیم این است که جرقه باعث مشتعل شدن بنزین می شود. الکتریسیتۀ ساکن روی بدنۀ خودرو در هنگام سوخت گیری ممکن است باعث آتش سوزی شود. به ویژه اگر سوخت خودرو گاز باشد. که در این صورت احتمال انفجار نیز وجود دارد. برای خودروهای حمل سوخت کابل هایی برای تخلیۀ الکتریسیتۀ ساکن وجود دارد که در تصویر زیر (سمت چپ) نمونه ای از آنها را مشاهده می کنید.

کمربند-anti-static-خودرو

تصویر 10 – کمربند Anti-static و کابل تخلیۀ الکتریسیتۀ ساکن در خودروهای حمل سوخت

در ادامه کاربردهای دیود TVS را در خودرو بیان می کنیم.

کاربرد دیود TVS در خودرو

حفاظت در برابر الکتریستۀ ساکن و ولتاژ گذرا در خودروها تنها با استفاده از روش اتصال به زمین نیست. این روش تنها برای انتقال بار الکتریکی بدنۀ خودرو به زمین استفاده می شود. در بردهای الکترونیکی به کار رفته در خودروها نیز نیاز است که حفاظت در برابر ولتاژ گذرا صورت گیرد. در چنین کاربردهای حساس و مهم، برای حفاظت قطعات به کار رفته در بردهای الکترونیکی، استفاده از قطعات الکترونیکی TVS مانند دیود TVS الزامی است. برای مثال شرکت Littelfuse و همچنین ST تعداد زیادی دیود TVS متناسب برای کاربردهای خودرویی تولید کرده اند. در اکثر بردهای الکترونیکی خودرو از جمله سیستم کمک راننده (DAS)، نمایشگرهای مرکزی و دیگر نمایشگرها، سیستم کنترل پایداری خودرو از جمله EPS، سیستم Airbag، در خودروهای برقی در قسمت موتور و باطری و …، از دیود TVS مناسب کاربرد خودرویی استفاده می شود. به عنوان مثال در تصویر زیر دیود TVS آرایه ای را در قسمت سیم کارت، کارت حافظه و کانکتور USB برد نمایشگر مرکزی خودروی Tesla S می بینیم.

دیود-روی-ecu-خودرو-tesla

تصویر 11 – چند دیود TVS آرایه ای در برد نمایشگر مرکزی خودروی Tesla S

در چه جاهایی باید از دیود TVS استفاده کنیم؟

در برخی ICها به صورت داخلی روی پایه های حساس به ولتاژ گذرا، دیود TVS وجود دارد. در برخی دیگر باید به صورت خارجی دیودهای TVS قرار دهیم. اگر قصد انجام پروژه ای داریم که قرار است به صورت آزمایشی کار کند، استفاده از این دیودها ضروری نیست. برای مثال می خواهیم یک برد برای ماژول SIM800 طراحی کنیم تا فقط در فضای آزمایشگاهی عملکرد آن را ببینیم. در این صورت نیازی به دیودهای TVS نیست. اما اگر می خواهیم یک برد طراحی کنیم که در محیط صنعتی کار کند، استفاده از دیودهای TVS ضروری است. به خصوص اگر از قطعات حساس به ولتاژ گذرا در طراحی استفاده کرده باشیم. برخی قطعات حساس به ولتاژ گذرا که عبارتند از: RAMها، CPUها، حافظه های SD/MMC Card و … . و برخی جاها که باید از دیودهای TVS استفاده کنیم عبارتند از:

  • پایه هایی از قطعات حساس که دکمه به آن متصل می شود (مثل پایۀ PWRKEY ماژول های SIM800)؛
  • درگاه های RS-232و RS-485؛
  • پورت های USB؛
  • پورت های Display و DVI و HDMI؛
  • کانکتورهای e-SATA؛
  • کانکتور Ethernet؛
  • آنتن های GPS و Wi-Fi و WLAN و …؛
  • پایه های دادۀ فرستنده/گیرنده های سیمی؛
  • خروجی های صدا.

دیود-esd-روی-pcb

تصویر 12 – نمونه هایی از کاربرد دیود TVS

تفاوت دیود TVS با دیود زنر

همان طور که توضیح داده شد، دیود TVS و دیود زنر از لحاظ عملکرد شبیه هم هستند. برخی به دیود TVS می گویند: «دیود زنر TVS». ولی دیودهای TVS و دیودهای زنر در ساختار و کاربرد تفاوت هایی دارند. دیودهای TVS مناسب برای حذف ولتاژ گذرای خیلی سریع هستند. همچنین جریان بسیار بالای لحظه ای را به خاطر وسیع بودن ناحیۀ پیوند p-n از خود عبور می دهند. دیودهای TVS سرعت سوییچ خیلی بالایی دارند و با اعمال ولتاژ گذرا بلافاصله روشن می شوند. سرعت سوییچ دیودهای TVS در حد پیکو ثانیه است. در ولتاژهای شکست برابر، دیودهای زنر معمولاً دارای ظرفیت خازنی کمتری نسبت به دیودهای TVS هستند. چرا که در دیود TVS وسعت پیوند p-n بیشتر است و در نتیجه ظرفیت خازنی بیشتری دارند. کاربرد دیود زنر تنظیم ولتاژ، ساخت ولتاژ مرجع، مدارات محدود کنندۀ ولتاژ، مدارات سوییچ و … است. اگر دیود زنر برای حفاظت استفاده شود، تنها برای حفاظت از اضافه ولتاژ با زمان طولانی است. دیود زنر نمی تواند به ولتاژ گذرای سریع مثل Spikeها پاسخ دهد. همچنین دیودهای زنر اغلب به صورت تکی در مدارات استفاده می شوند. در حالی که دیودهای TVS آرایه ای به طور گسترده استفاده می شوند.

تفاوت-دیود-zener-esd

تصویر 13 – تفاوت دیود TVS با دیود Zener در کاربرد

انتخاب دیود TVS مناسب

در نام گذاری دیود TVS، بسته به این که محصول چه شرکتی باشد، بخشی از مشخصات دیود آمده است. برای مثال در دیود TVS با نام PTVS1-xxxC-TH، به جای xxx اعداد 066 و 190 و 380 قرار می گیرد. این اعداد ولتاژ کاری (VRWM) دیود هستند. برای انتخاب دیود TVS مناسب باید علاوه بر ولتاژ کاری، مشخصات دیگر نظیر ولتاژ شکست و ولتاژ Clamp و همچنین مقادیر جریانی که دیود می تواند از خود عبور دهد، توجه کرد. همچنین مقدار خاصیت خازنی دیود (مقدار خازن انگلی) در مدارات فرکانس بالا باید مورد توجه قرار گیرد. کاربرد نیز محدود کنندۀ انتخاب است. اگر قرار است از مدارات ولتاژ بالا یا مدارات AC محافظت شود، باید از دیودهای TVS ولتاژ بالا استفاده شود. اگر قرار است خط انتقال فرکانس بالا را حفاظت کند، باید از دیود TVS با ظرفیت خازنی کم استفاده شود. در انتخاب دیود TVS مناسب باید ولتاژ کاری (VRWM) دیود بیشتر از ولتاژ کاری مدار باشد. همچنین حداکثر ولتاژی که قطعۀ تحت حفاظت می تواند تحمل کند، باید بیشتر از ولتاژ شکست (VBR) دیود TVS باشد.

در برخی موارد در دیتاشیت ها و دفترچه های راهنما، دیودهای TVS مناسب ذکر شده اند. مثل دیود TVSی که برای ماژول های SIM800 استفاده می شود. در نهایت برای انتخاب دیود TVS مناسب باید به لیست هایی که شرکت های سازنده دارند، مراجعه کنیم. برخی از شرکت های فروشنده یا سازندۀ قطعه، امکان فیلتر کردن محصولات را در لیست آنلاین خود دارند. برای مثال شرکت Rohm Semiconductor در سایت خود قابلیت فیلتر کردن محصولات را قرار داده است. در تصویر زیر می بینید که می توان دیودهای TVS مناسب را سریعاً پیدا کرد.

دیود-تی-وی-اس-rohm

تصویر 14 – امکان انتخاب دیود TVS مناسب با انتخاب مشخصات آن در سایت شرکت Rohm

پکیج دیودهای TVS

دیودهای TVS در پکیج های مختلف THD و SMD در اندازه ها و شکل های گوناگون عرضه می شوند. دیودهای TVS آرایه ای اغلب به صورت SMD هستند اما پکیج های THD هم برای دیود TVS آرایه ای مشاهده می شود. برای مثال دیود TVS آرایه ای SP720 شرکت Littelfuse پکیج DIP نیز دارد. دیودهای TVS دو پایه نیز، هم به صورت SMD و هم THD وجود دارند. برخی پکیج های که برای دیودهای TVS آرایه ای و دو پایه از شرکت Littelfuse و Rohm وجود دارند را در جدول زیر مشاهده می کنید.

Radial Lead DO-41 TO-263S (D2PAK) SOT-23-x SOD-882 (DSN1006-2) DSN2012-2
DO-204AL DO-15 DO-214AC SOT-323 SOD-923 SOD-123
SMTAK DO-201 DO-214AA SOT-346 SOD-962 (DSN0603-2) SOD-128
PDIP P600 DO-214AB SOT-416 SOD-962 (DSN0603-2) SOD-523
SOT143 1103 DFN Array 0802 DFN Array 1004 DFN Array 0402 DFN Array SOIC
DO-221AC SMTO-263 SMTO-218 0201 DFN MSOP SC70-x

جدول 1 – برخی پکیج های دیود TVS موجود در سایت Littelfuse و Rohm

در تصویر زیر دیودهای TVS آرایه ای و دو پایه در چند پکیج مختلف آورده شده اند.

پکیج-های-مختلف-دیود

تصویر 15 – چند دیود TVS

 

در ادامه ویدئویی مربوط به استفاده از دیود TVS در سخت افزار SIM800 ارائه شده است. که ویدئویی مربوط به آموزش های سالهای گذشته است. دیدن آن خالی از لطف نیست.

ویدئوی 1 – استفاده از دیود TVS در سخت افزار SIM800

نتایج دیود TVS و حذف ولتاژ گذرا

  1. TVS به معنای فرونشانی ولتاژ گذراست و به روش هایی که برای دفع و فرونشانی ولتاژهای گذرا استفاده می شود، گفته می شود.
  2. به قطعاتی که کار TVS را انجام می دهند، قطعات TVS یا TVS Devices می گویند. مهمترین قطعات TVS عبارتند از: دیودهای TVS، لولۀ گازی، MOV و تریستورهای TVS.
  3. در دیودهای TVS برای این که جریان بالایی را بتوانند عبور دهند، پیوند p-n دارای سطح مقطع وسیع است.
  4. اغلب کاربردهای دیودهای TVS، دفع ولتاژ گذرای ناشی از ESD است. به همین خاطر ممکن است دیودهای TVS را دیود ESD و یا دیود محافظت از ESD بنامند.
  5. دیودهای TVS با منحنی مشخصه ای که شبیه مشخصۀ دیود زنر است و همچنین سرعت بسیار بالای سوییچ و قابلیت عبور جریان های لحظه ای بالا، می توانند ولتاژ گذرا را محدود و حذف کنند.
  6. دیودهای TVS یک طرفه تنها می توانند ولتاژهای گذرای با پیک مثبت را حذف کنند.
  7. دیودهای TVS دو طرفه ولتاژهای گذرای مثبت و منفی را می توانند حذف کنند.
  8. مشخصات مهم دیودهای TVS عبارتند از: ولتاژ Stand-Off، ولتاژ شکست، ولتاژ Clamp، جریان نشتی، خازن انگلی و حداکثر جریان لحظه ای (IPP).
  9. برای تغییر مشخصات دیودهای TVS، می توان آنها را با هم سری یا موازی کرد.
  10. انواع و اقسام دیودهای TVS یک طرفه و دو طرفۀ تکی و آرایه ای وجود دارد. آنها به صورت تکی و ترکیبی از چند دیود سری/موازی در پکیج های مختلفی قرار می گیرند.
  11. کاربرد دیودهای TVS تنها محافظت مدارات و آی سی ها از ESD نیست. هر نوع ولتاژ گذرایی بسته به مشخصات دیود قابل حذف است.
  12. کاربرد معمول دیودهای TVS دو طرفه عبارتند از: خطوط AC و DC تغذیه، خطوط انتقال داده با کابل بلند، خطوط تفاضلی داده و مدارات فرکانس بالا.
  13. کاربرد معمول دیودهای TVS یک طرفه شامل خطوط تغذیۀ DC، خطوط انتقال داده با کابل کوتاه و حفاظت قطعات دیجیتال می شود.
  14. موضوع تخلیۀ الکتریسیتۀ ساکن و حذف ولتاژ گذرا در خودرو از اهمیت ویژه ای برخوردار است. چرا که تأمین امنیت خودرو، افزایش ایمنی سرنشینان را در پی دارد.
  15. در کاربردهای صنعتی برای آی سی ها و دیگر قطعات حساس به ولتاژ گذرا حتماً باید از دیودها و دیگر المان های TVS استفاده شود.
  16. پورت های انتقال صدا، تصویر و دادۀ دیجیتال اغلب به ولتاژ گذرا حساس هستند. مثل پورت های HDMI و RS-232 و USB و Ethernet و خروجی صدا و … .
  17. تفاوت دیودهای زنر با دیودهای TVS در سرعت سوییچ، مقدار خاصیت خازنی، کاربرد و ساختار است.
  18. ولتاژ کاری دیودهای TVS باید بیشتر از ولتاژ کاری مدار باشد. همچنین حداکثر ولتاژ قابل تحمل آی سی باید از ولتاژ شکست دیودهای TVS بیشتر باشد.
  19. دیودهای TVS دارای پکیج های متنوع در اندازه ها و شکل های مختلف هستند. بیشتر پکیج های دیودهای TVS آرایه ای به صورت SMD هستند. اما پکیج DIP آنها نیز یافت می شود.

 

رضا بداغی

رضا بداغی

عضو هیئت مدیره یوبرد، طراح و برنامه نویس سیستم های دیجیتال مبتنی بر میکروکنترلر، طراح PCB و مدرس آموزش های میکروکنترلر، طراحی PCB و برنامه نویسی میکروکنترلر

سفارش پروژه میکروکنترلر یوبرد

زیرساخت مطمئن صنعت

جدیدترین تاپیک های الکترونیک

اهمیت-تخصص-مهندس-الکترونیک

اهمیت تخصص مهندس الکترونیک

اهمیت تخصص مهندس الکترونیک در جایگاه، حقوق، آیندۀ یک مهندس الکترونیک را می بینیم.

متخصص الکترونیک کیست؟

متخصص الکترونیک کیست؟

متخصص الکترونیک کیست؟ کسی است که توانایی بالایی در حل مسئله در گرایش و سمت خودش داشته باشد. تجربه، شرط لازم متخصص الکترونیک و تشخیص متخصص الکترونیک را بررسی می کنیم.

رله-relay

رله، سوییچ تحریک پذیر

تعریف رله، تاریخچه، طرز کار رلۀ الکترومکانیکی، اصطلاحات، انواع الکترومکانیکی، رلۀ حالت جامد، رلۀ هیبریدی، رلۀ حرارتی و انواع تحریک شونده با عوامل غیر الکتریکی، انواع موجود در صنعت برق و برق صنعتی، رلۀ ایمنی و برخی انواع حفاظتی، رلۀ دیجیتال، لزوم استفاده و راه اندازی رله، مشخصات الکتریکی

سون-سگمنت-seven-segment

سون سگمنت، نمایشگر هفت قسمتی

سون سگمنت چیست؟ انواع 7-segment، تاریخچه 7-segment، ساختار 7-segment و نمایش در آن، تعداد ارقام و 7-segmentهای مالتی پلکس، کاربردها، انواع اندازه ها و رنگ ها و مدار راه اندازی 7-segment، بایاس 7-segment، مقدار مقاومت در راه اندازی 7-segment، درایور سون سگمنت، پایه های 7-segment

82 دیدگاه ها

  1. سلام
    یه قطعه با ظاهری شبیه دیود tvs به شماره stpar200 که در ورودی تلغن استفاده شد ه و به هم راه میده در واقع سوخته ولی هر چی تو اینترنت سرچ کردم با این شماره هیچ قطعه ایی پیدا نکردم
    تو یه تلفن سیار پاناسونیک هم یک قطعه شبیه لامپ که باعث کار نکردن تلفن میشد و پایه هاش به هم راه میداد و باعث اتصال کوتاه بین دو سیم ورودی خط تلفن میشد از برد جدا کردم و تلفن راه افتاد ممکن این قطعه هم دیود tvs باشه یا قطعه دیگه ایی با کارکرد شبیه دیود tvs باشه؟
    لطفا در این دو مورد راهنمایی کنید اگه ممکنه قطعه جایگزین این دو مورد رو پیشنهاد بدید
    مطالب سایتتون هم خیلی عالی بود
    با تشکر

    پاسخ
    • سلام. من STPA200 رو سرچ کردم. توی یه سایت نوشته که قطعاتی برای محافظت مدارای مخابراتی هستن. اما مستقیم گفته نشده که دیود TVS یا دیودی برای حذف ولتاژ گذراست. و داخل پرانتز هم این قطعات رو معرفی کرده:

      STPA62 – STPA270

      و احتمالاً اینها قطعات مشابه هستن. 

      سرچ کنید STPA200 datasheet

       

      قطعۀ دوم رو هم که میفرمایید اطلاع ندارم.

      خواهش میکنم. لطف دارید. ممنون

      پاسخ
  2. عالی بود مهندس سپاس

    پاسخ
    • سلام. خیلی ممنون. لطف دارید. خواهش می کنم

      پاسخ
  3. سلام خسته نباشید قطعه TVS1. 5KE47CAرا روی برد پارس دنتال برای صندلی برقی میشه حذف کنیم مورد نداره یا چون دسترسی به قطعه فوق نداریم چی جایگزین کنیم. ممنون با تشکر از سایت خوبتون. موفق باشید….

    پاسخ
    • الان این قطعه رو سرچ کردم پکیج THDش تو سایت فروشگاه ها موجود هست. 

      حالا به هر دلیلی نتونستید همین دیود رو به کار ببرید، دیود TVSی با مشخصاتی نزدیک به این مشخصات به جاش بذارید. این مشخصات دیود 1.5KE47CA هستش:

      • دو طرفه باشه
      • VR = 40.2v باشه
      • VBR = 44.7v ~ 49.4v باشه
      • حداکثر ولتاژ Clampش برابر 64.8 ولت باشه
      • Ipp = 23.5A باشه.

      خواهش میکنم. لطف دارید. ممنون از شما

      پاسخ
  4. سلام مهندس دوتا دیود tvs با پکیج شماره DFN2510 مخصوص سوکت HDMI خروجی دستگاه ضبط دوربین دید در شب هر دو سوخته که ۱۰ پایه داره از کجا باید تهیه کنم و یا میشه لطف کنید مشابه اونو چه قطعه ای بذارم ممنونم از کمکتون

    پاسخ
    • سلام. سه تا دیود TVS مناسب HDMI با همین پکیج پیدا کردم. شما دیتاشیتشون رو ببینید و از ترتیب پایه هاشون مطمئن بشید. بعد ببینید کجا داره که سفارش بدید:

      دیود TVS شرکت littelfuse: با شمارۀ SP0402U-ULC-02ETG

      دیود TVS ساخت Nexperia: با شمارۀ PESD1LVDS

      دیود TVS ساخت littelfuse: با شمارۀ SP1004U-ULC-04UTG

      یا این که خودتون میتونید بیشتر سرچ کنید:

      DFN2510 TVS Diode HDMI

      خواهش می کنم.

      پاسخ
  5. سلام و وقت به خیر.
    ما برای گرفتن استاندارد مرکز اعلام حریق در تست ESD رد شدیم.
    در تست تخلیه الکتریسیته ساکن صفحه نمایشگر کاراکتری ۲×۱۶ دستگاهمون از کار میفته( ۸ کیلو ولت از طریق هوا)
    در تست میدان الکترومغناطیسی فرکانس رادیویی تابش دستگاه اشتباه کار میکنه.( ۸۰ مگاهرتز تا ۱ گیگاهرتز)
    شما پیشنهادتون برای کارکرد صحیح در این دو آزمایش چیه؟
    ممنون

    پاسخ
  6. من مفهوم کلی دیود tvs را میدونستم اما درباره جزئیات و نحوه انتخابش دچار ابهام بودم که با خوندن این مطلب کامل و مفید مشکلم حل شد. ممنون از شما بابت مطالب مفیدتون. بازم ادامه بدید.

    پاسخ
    • سلام. خیلی لطف دارید. خوشحالم که این نوشته براتون مفید بوده. ممنون از ثبت نظرتون. خواهش میکنم. زنده باشید

      پاسخ

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دیگر آموزش های یوبرد

آموزش طراحی PCB و نویز یوبرد

تجسم دنیای الکترونیک

آموزش زبان C و MISRA-C یوبرد

گام نخست دنیای میکروکنترلر

آموزش ARM STM32 یوبرد

شروع بازی ST

آموزش FreeRTOS یوبرد

زمان واقعی در میکروکنترلر و پردازنده های کوچک با FreeRTOS

آموزش آردوینو یوبرد

جادۀ آسفالت میکروکنترلر

آموزش ماژول های SIM800 یوبرد

تلفن همراه صنعت

آموزش زبان ++C و ++MISRA-C یوبرد

لمس شی گرایی در میکروکنترلرها

آموزش میکروکنترلرهای AVR یوبرد

شاهکار 8 بیتی Atmel

آموزش میکروکنترلرهای LPC یوبرد

یادگار فیلیپس

آموزش های شاخص

ضبط پیام صوتی

زمان هر پیام صوتی 4 دقیقه است