Pytanie:

Jakie zabezpieczenia aktywne są w stanie zastąpić diody TVS i bezpieczniki?

Odpowiedź:

Są to surge stoppery, czyli scalone układy przeciwprzepięciowe.

Producenci we wszystkich branżach nieustannie starają się osiągnąć jak najwyższą jakość, zachowując balans pomiędzy innowacjami oraz tradycyjnymi, sprawdzonymi przez lata rozwiązaniami. Jednak ze względu na swój charakter, jedna dziedzina szczególnie opiera się innowacjom – są to zabezpieczenia układów elektronicznych. Chronią one wrażliwe i drogie układy (FPGA, układy ASIC, mikroprocesory) i wymaga się od nich stuprocentowej bezawaryjności.

Wiele tradycyjnych i historycznie sprawdzonych metod ochrony — takich jak diody, diody TVS i bezpieczniki — wciąż uważane są za rozwiązania stosowane domyślnie. Jednak często są one nieefektywne, nieporęczne i na dodatek wymagają wykonania pewnych czynności w razie wystąpienia przepięć (np. wymiany bezpiecznika). Aktywne, inteligentne układy ochronne dowiodły, że mogą wypełnić te braki, spełniając takie same standardy co metody tradycyjne. Pod wieloma względami są one nawet bardziej niezawodne. Ze względu na szeroką gamę dostępnych układów, najtrudniejszym problemem dla projektanta jest dobór odpowiedniego rozwiązania.

Aby pomóc projektantom zawęzić wybór, w tym artykule porównano tradycyjne metody ochrony z nowoczesnymi surge stoperami z oferty Analog Devices, przedstawiając cechy i sugerowane zastosowania produktów.

Wprowadzenie

Wzrost ilości elektroniki stosowanej we wszystkich gałęziach przemysłu oraz rozszerzenie zakresu zastosowań drogich układów FPGA i procesorów zwiększyły potrzebę ochrony tych układów przed trudnymi warunkami. Do tego dochodzi zapotrzebowanie na małe obudowy, wysoką niezawodność, a także szybką reakcję na skoki napięcia i prądu. W tym artykule omówiono wyzwania napotykane w aplikacjach i powody dla których niezbędnie jest zabezpieczanie układów. Omówiono tradycyjne metody ochrony i porównano je z nowszymi, alternatywnymi rozwiązaniami, które oferują lepszą dokładność, niezawodność i elastyczność podczas projektowania.

Dlaczego warto rozważyć układy zabezpieczające przed zbyt wysokim napięciem i prądem?

Elektroniczne systemy motoryzacyjne, przemysłowe, komunikacyjne i lotnicze muszą być odporne na różne skoki napięcia zasilania, takie jak te pokazane na rysunku 1. Każda z tych branż ma swoje standardy, w których zdefiniowano charakter oczekiwanych zdarzeń przejściowych. Na przykład branża automotive operuje na specyfikacjach ISO 7637-2 i ISO 16750-2, które określają zarówno charakter oczekiwanych skoków, jak i procedury testowe mające zapewnić prawidłową walidację zabezpieczeń.

Rodzaje przepięć i ich energia mogą różnić się w zależności od branży, w której używane jest urządzenie elektroniczne. Obwody mogą być narażone na przepięcia, skoki, napięcie wsteczne i prąd wsteczny. Ostatecznie wiele obwodów elektronicznych nie przetrwałoby, nie mówiąc już o prawidłowym działaniu, gdyby bezpośrednio zmierzyło się ze skokami napięcia pokazanymi na rysunku 1. Projektant musi więc wziąć pod uwagę wszystkie możliwe zdarzenia na wejściu i wdrożyć zabezpieczenia w obwodzie.

Rysunek 1. Przegląd niektórych trudniejszych testów zgodności z ISO 16750-2

Wyzwania projektowe

Istnieje wiele różnych przyczyn wystąpienia skoków napięcia i prądu w systemach elektronicznych, a niektóre środowiska są wyjątkowo podatne na występowanie przepięć. W środowiskach motoryzacyjnych, przemysłowych i komunikacyjnych układy notorycznie doświadczają szkodliwych zdarzeń, które mogą uszkodzić urządzenia. Zdarzenia nie ograniczają się jednak tylko do tych środowisk. Ochrony przeciwprzepięciowej wymagają niemal wszystkie aplikacje wymagające zasilania o wysokim napięciu lub wysokim prądzie, a także te, które mają połączenia zasilające podłączane w trakcie działania urządzenia. Narażone są również systemy zawierające silniki oraz narażone na wpływ wyładowań atmosferycznych. Skoki wysokiego napięcia mogą występować w szerokim zakresie podstaw czasowych, od mikrosekund do setek milisekund, dlatego elastyczny i niezawodny mechanizm ochronny jest niezbędny, aby zapewnić długowieczność kosztownych urządzeń elektronicznych.

Na przykład w samochodzie może dojść do nagłego odłączenia alternatora w trakcie ładowania akumulatora. Skutkuje to skierowaniem całego prądu ładowania z alternatora na szynę zasilającą, co podnosi napięcie szyny do bardzo wysokich (>100 V) poziomów na okres setek milisekund.

Aplikacje komunikacyjne także mogą mieć różne przyczyn przepięć, począwszy od podpięcia karty komunikacyjnej w czasie pracy urządzenia (hot swap), do uderzenia pioruna w instalację zewnętrzną. W przypadku stosowania długich kabli w dużych obiektach możliwe są również indukcyjne skoki napięcia .

Ostatecznie kluczowe jest zrozumienie środowiska, w którym urządzenie ma działać, a także spełnienie odpowiednich norm. Pomaga to projektantowi w stworzeniu optymalnego mechanizmu ochronnego – solidnego i o możliwie najmniejszym wpływie na układ chroniony.

Tradycyjny obwód ochronny

Przy tak wielu różnych możliwych typach zdarzeń do rozważenia, można zastanowić się jakie elementy chroniące elektronikę powinny znaleźć się w arsenale środków inżyniera elektronika. Tradycyjna implementacja zabezpieczenia opiera się na kilku elementach. Przykładowo, tłumik napięcia przejściowego (TVS) chroni przed przepięciami, bezpiecznik służy do ochrony nadprądowej, dioda szeregowa chroni przed odwrotną polaryzacją zasilania, natomiast mieszanka kondensatorów i cewek indukcyjnych filtruje pomniejsze skoki energii. Takie konfiguracje mogą spełniać wymagania specyfikacji, chroniąc dalsze obwody. Wymagają one jednak złożonych implementacji, a w celu osiągnięcia prawidłowego filtrowania potrzeba wielu iteracji doboru elementów.

Rysunek 2. Tradycyjne obwody zabezpieczające

Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z tych elementów, omawiając zalety i wady takich realizacji.

TVS —Tłumik impulsów napięciowych

Elementy TVS to stosunkowo proste elementy, pomagające chronić obwody elektroniczne przed skokami napięcia zasilania. Można je podzielić na kilka różnych typów, które mają szeroki zakres właściwości. Tabela 1 szereguje je w kolejności czasu odpowiedzi, od najkrótszego do najdłuższego.

Pomimo, że mają różne konstrukcje i charakterystyki, wszystkie działają w podobny sposób: bocznikują nadmiar prądu, gdy napięcie przekracza próg elementu. Dioda TVS w bardzo krótkim czasie ogranicza napięcie na wyjściu do poziomu znamionowego. Może ona odpowiedzieć w ciągu pikosekund, podczas gdy lampie GDT (ang. Gas Discharge Tube) może to zająć nawet kilka mikrosekund. W zamian za to lampy GDT radzą sobie ze znacznie większymi przepięciami.

Rysunek 3 przedstawia prostą implementację zabezpieczenia diodą TVS. W normalnych warunkach pracy TVS ma wysoką impedancję, a napięcie wejściowe po prostu przechodzi na wyjście. Gdy na wejściu wystąpi stan przepięcia, TVS zaczyna przewodzić i w ten sposób bocznikuje nadmiar energii do uziemienia (GND), ograniczając napięcie widziane przez obciążenie. Napięcie szyny nieco wzrasta powyżej typowej wartości pracy, ale nie przekracza wartości bezpiecznej dla obwodu za zabezpieczeniem.

Układy TVS skutecznie tłumią bardzo wysokie skoki napięcia, ale są podatne na uszkodzenia w skutek wystąpienia długotrwałych przepięć, co powoduje konieczność ich regularnego monitorowania lub wymiany. Innym problemem jest to, że TVS może ulec awarii, co zakłóca sygnał zasilania. Ponadto w zależności od spodziewanego poziomu energii, diody mogą mieć duże wymiary, zwiększając całkowity rozmiar urządzenia. Nawet jeśli TVS został prawidłowo zwymiarowany, obwody wewnętrzne muszą być w stanie obsłużyć napięcie po ograniczeniu, co z kolei zwiększa wymagania dotyczące napięć w układzie.

Tabela 1. Czas odpowiedzi dla różnych tłumików napięcia przejściowego

Rysunek 3. Ochrona przed przepięciami za pomocą tradycyjnego rozwiązania TVS

Bezpiecznik

Zabezpieczenie nadprądowe może być realizowane przy użyciu tradycyjnego bezpiecznika o wartości znamionowej nieco powyżej wartości nominalnej – na przykład 20% wyższej niż maksymalny prąd znamionowy. Ten procent zależy od typu obwodu, a także spodziewanego obciążenia. Największym problemem z bezpiecznikami jest oczywiście to, że po przepaleniu trzeba je wymienić. Możliwe więc, że czas i koszty zaoszczędzone na prostocie konstrukcji będzie trzeba ponieść później, podczas konserwacji, zwłaszcza jeśli aplikacja jest fizycznie trudno dostępna. Wymagania konserwacyjne można zmniejszyć za pomocą alternatywnych rozwiązań, takich jak bezpieczniki resetowalne. Elementy te pod wpływem wzrostu prądu, a co za tym idzie wzrostem temperatury, gwałtownie zwiększają swój opór, co skutkuje w praktyce przerwaniem obwodu. Po spadku prądu i temperatury układ wraca do stanu przewodzenia.

Pomijając kwestie konserwacji, jednym z największych problemów z bezpiecznikami jest czas reakcji, który może się znacznie różnić w zależności od rodzaju bezpiecznika. Dostępne są szybkie bezpieczniki, ale czas wyzwolenia (czas do otwarcia obwodu) może nadal wynosić od setek mikrosekund do milisekund. Projektant obwodu musi więc wziąć pod uwagę energię przepływającą w tej luce czasowej i zapewnić przetrwanie zabezpieczanych obwodów.

Diody szeregowe

W niektórych środowiskach, na przykład w urządzeniach zasilanych bateryjnie, układy mogą być narażone na skutki gwałtownego odłączenia i ponownego podłączenia zasilania. W takich przypadkach przy ponownym podłączeniu zasilania może nastąpić odwrotna polaryzacja. Ochronę przed odwróconą polaryzacją można uzyskać poprzez dodanie diody szeregowej na dodatniej linii zasilania obwodu. Ten prosty dodatek skutecznie chroni przed odwrotną polaryzacją, ale spadek napięcia diody szeregowej powoduje współmierne rozproszenie mocy. W niskoprądowych obwodach ten efekt jest prawie nieistotny, ale w wielu nowoczesnych wysokoprądowych szynach zasilania wymagane jest inne rozwiązanie. Rysunek 4 przedstawia aktualizację rysunku 3 pokazującą połączenie TVS i diody szeregowej w celu ochrony przed odwrotną polaryzacją zasilania.

Rysunek 4. Dodanie diody szeregowej chroni przed odwrotną polaryzacją, ale spadek napięcia diody może być problemem w systemach wysokoprądowych

Filtry wykorzystujące cewki indukcyjne i kondensatory

Omówione do tej pory rozwiązania pasywne ograniczają amplitudę zdarzeń, które przez nie przechodzą. Wychwytują one większe zdarzenia, ale pozwalają na przedostanie się mniejszych skoków napięcia. Takie mniejsze stany przejściowe mogą jednak nadal powodować uszkodzenia obwodów wewnętrznych, dlatego do ochrony linii wymagane są dodatkowe filtry pasywne. Można je zaimplementować za pomocą pojedynczych cewek indukcyjnych i kondensatorów, których wartość musi być dostosowana do tłumienia napięcia na niepożądanych częstotliwościach. Konstrukcja filtra wymaga przeprowadzenia testów i pomiarów, aby ustalić wielkość elementów i częstotliwość przed wyliczeniem parametrów filtra. Wadami tej metody są wzrost kosztów elementów i wymaganej powierzchni płytki, a także konieczność zastosowania marginesów bezpieczeństwa, uwzględniających tolerancję komponentów oraz zmian ich wartości względem temperatury oraz upływu czasu.

Ochrona aktywna z użyciem układu przeciwprzepięciowego

Jednym ze sposobów na sprostanie wyzwaniom i wadom opisanych powyżej rozwiązań pasywnych jest zastosowanie scalonego układu przeciwprzepięciowego. Eliminuje on potrzebę stosowania nieporęcznych obwodów bocznikowych (elementów TVS, bezpieczników, cewek indukcyjnych i kondensatorów) dzięki łatwemu w użyciu scalonemu sterownikowi i szeregowemu tranzystorowi MOSFET z kanałem N. Tego typu rozwiązania mogą znacznie uprościć projektowanie systemu, redukując liczbę elementów, które trzeba dobrać i dla których trzeba znaleźć miejsce na płytce.

Układ przeciwprzepięciowy stale monitoruje napięcie i prąd wejściowy. W nominalnych warunkach pracy sterownik w pełni otwiera bramkę N-kanałowego urządzenia MOSFET, zapewniając ścieżkę o niskiej rezystancji od wejścia do wyjścia. Gdy wystąpi stan przepięcia lub przejściowego wysokiego prądu – z progiem ustawianym przez obwód sprzężenia zwrotnego na wyjściu – układ scalony steruje bramkę MOSFET-a w taki sposób, aby ograniczyć napięcie do poziomu ustawionego przez dzielnik rezystorowy.

Rysunek 5 przedstawia uproszczony schemat implementacji układu przeciwprzepięciowego wraz z wynikami działania dla przepięcia 100 V na szynie 12 V. Wyjście obwodu ogranicznika przepięć jest ograniczone do 27 V na czas trwania zdarzenia. Niektóre ograniczniki przepięć monitorują również warunki okresowych przeciążeń prądowych za pomocą rezystora szeregowego (Circuit Breaker na rysunku 5) i dostosowują wysterowanie bramki, aby ograniczyć prąd wysyłany do obciążenia.

Rysunek 5. Uproszczony schemat implementacji układu przeciwprzepięciowego

Istnieją cztery ogólne typy układów przeciwprzepięciowych sklasyfikowanych według ich reakcji na przepięcie:

• Liniowy układ przeciwprzepięciowy,
• Ogranicznik napięcia bramki,
• Impulsowy układ przeciwprzepięciowy,
• Kontroler awaryjnie odłączający wyjście

Wybór ogranicznika przepięć zależy od zastosowania. Porównajmy więc ich działanie i zalety:

Liniowy układ przeciwprzepięciowy

Liniowy układ przeciwprzepięciowy, podobnie jak liniowy stabilizator napięcia, steruje szeregowo podłączony tranzystor MOSFET, ograniczając napięcie wyjściowe do ustawionej wartości bezpiecznej. Nadmiar energii jest rozpraszany w tranzystorze MOSFET. Aby ochronić sam tranzystor, urządzenie ogranicza czas spędzany w stanie wysokiego zużycia mocy dzięki pojemnościowemu miernikowi czasu trwania przepięcia.

Rysunek 6. Układ LT4363, liniowy układ przeciwprzepięciowy

Układ przeciwprzepięciowy: ogranicznik napięcia bramki

Zabezpieczenie ograniczające napięcie bramki działa przy użyciu ogranicznika wewnętrznego lub zewnętrznego (na przykład wewnętrznego na napięcie 31,5 V lub 50 V lub regulowanego ogranicznika zewnętrznego) w celu ograniczenia napięcia na wejściu bramki. Następnie napięcie progowe tranzystora MOSFET determinuje limit napięcia wyjściowego. Przykładowo dla wewnętrznego limitu bramki 31,5 V i napięcia progowego 5 V, napięcie wyjściowe układu jest ograniczone do 26,5 V. Zewnętrzny ogranicznik bramki umożliwia ustawienie znacznie szerszego zakresu napięć. Przykład układu przeciwprzepięciowego z ogranicznikiem napięcia bramki pokazano na rysunku 7.

Rysunek 7. Układ LTC4380, układ przeciwprzepięciowy z ogranicznikiem napięcia bramki

Impulsowy układ przeciwprzepięciowy

W przypadku aplikacji korzystających z większej mocy, dobrym wyborem jest impulsowy układ przeciwprzepięciowy. Podobnie jak w poprzednich przypadkach, układ podczas normalnej pracy zapewnia pełną przepustowość tranzystora FET, co daje ścieżkę o niskiej rezystancji między wejściem a wyjściem. Główną różnicą jest zachowanie po wykryciu przepięcia. W takim przypadku wyjście układu jest ograniczane dzięki cyklicznemu przełączeniu tranzystora, w taki sposób jak ma to miejsce w konwerterze impulsowym prądu stałego.

Rysunek 8. Układ LTC7860, układ przeciwprzepięciowy impulsowy

Kontroler awaryjnie odłączający wyjście

Kontroler awaryjnie odłączający wyjście nie jest oficjalnie zaliczany do układów przeciwprzepięciowych, ale w istocie zatrzymuje przepięcia. Podobnie jak pozostałe układy, kontroler monitoruje warunki przepięcia i przetężenia, ale zamiast ograniczać lub stabilizować wyjście, układ natychmiast odłącza sygnał, aby chronić dalszą elektronikę. Pracuje więc w sposób podobny, co bezpiecznik resetowalny. Ten prosty obwód ochronny może mieć bardzo małe wymiary, odpowiednie dla przenośnych aplikacji zasilanych z baterii. Na rysunku 9 przestawiono uproszczony schemat aplikacyjny kontrolera LTC4368, a także odpowiedź układu na przepięcie. Kontrolery ochronne są dostępne w bardzo wielu wariantach.

Rysunek 9. Układ LTC4368, kontroler ochronny

Kontroler ochronny monitoruje napięcie wejściowe zapewniając, że pozostaje ono w zakresie ustalonym przez dzielnik rezystora na pinach OV/UV, odłączając wyjście za pomocą tranzystorów MOSFET w układzie dwukierunkowym back-to-back, gdy napięcie znajdzie się poza zakresem, tak jak pokazano na rysunku 9. Tranzystory MOSFET mogą również chronić przed odwróceniem polaryzacji sygnałów wejściowych. Rezystor pomiarowy na wyjściu umożliwia implementację zabezpieczenia nadprądowego poprzez stałe monitorowanie prądu przewodzenia, ale bez możliwości pomiaru czasu zdarzenia.

Cechy scalonych układów przeciwprzepięciowych

Aby wybrać odpowiedni układ przeciwprzepięciowy do swojej aplikacji, musisz wiedzieć, jakie są dostępne funkcje i jakie problemy pomagają rozwiązać. Konkretne parametry układów można znaleźć w tabeli z parametrami.

Rozłączanie vs tłumienie

Niektóre aplikacje wymagają rozwarcia wejścia i wyjścia po wykryciu przepięcia. W takim przypadku należy zastosować układ, który w razie wykrycia przepięcia rozwiera wyjście. Natomiast jeśli potrzebujesz, aby wyjście pozostało sprawne po wystąpieniu przepięcia, minimalizując w ten sposób przestoje pracy dalszej części elektroniki, potrzebujesz układu, który silnie stłumi nadmierne napięcie i prąd. W takim przypadku rozwiązaniem może być liniowy lub impulsowy układ przeciwprzepięciowy (pod warunkiem, że wybrana topologia i tranzystor FET są w stanie przetrwać oczekiwane przepięcia).

Miernik czasu trwania usterki

Działanie w czasie przepięcia wymaga pewnej ochrony tranzystora MOSFET przed uporczywymi przepięciami. Aby pozostać w bezpiecznym obszarze roboczym tranzystora FET, można zaimplementować miernik czasu. Jest to właściwie zewnętrzny kondensator zwarty do uziemienia. Gdy wystąpi stan przepięcia, wewnętrzne źródło prądu zaczyna ładować kondensator. Gdy jego napięcie osiągnie określony próg, cyfrowy pin błędu przechodzi w stan niski, co oznacza, że tranzystor wkrótce wyłączy się z powodu przedłużającego się stanu przepięcia. Jeśli napięcie pinu timera nadal rośnie do progu wtórnego, pin GATE przechodzi w stan niski, co wyłącza MOSFET-a.

Szybkość zmiany napięcia na takim mierniku zależy od poziomu napięcia na tranzystorze MOSFET – pojemność ładuje się szybciej dla wyższych napięć i wolniej dla niższych. Ta funkcja umożliwia urządzeniu przechodzenie przez krótkie zdarzenia przepięciowe, umożliwiając dalsze działanie komponentów, jednocześnie chroniąc MOSFET przed uszkodzeniem przez długotrwałe zdarzenia przepięciowe. Niektóre urządzenia posiadają funkcję ponawiania próby, umożliwiającą ponowne włączenie wyjścia po okresie schłodzenia tranzystora.

Ochrona przed nadmiernym prądem

Wiele układów przeciwprzepięciowych ma możliwość monitorowania prądu i ochrony przed jego zbyt wysokim poziomem. Osiąga się to poprzez pomiar spadku napięcia na szeregowym rezystorze pomiarowym i odpowiednią reakcję. Prąd rozruchowy również może być mierzony i kontrolowany w celu ochrony tranzystora MOSFET. Reakcja może być podobna do reakcji na stan przepięcia, ponieważ układ albo rozłącza się albo jest w stanie przetrwać zdarzenie, jeśli obwody są w stanie obsłużyć napotkany poziom mocy.

Ochrona przed odwrotnym podłączeniem wejścia

Ochrona przed odwróconą polaryzacją na wejściu jest możliwa dzięki szerokiemu zakresowi warunków pracy układów. Niektóre układy mogą wytrzymać napięcie nawet 60 V poniżej poziomu uziemienia. Rysunek 10 przedstawia implementację zabezpieczenia przed prądem wstecznym z tranzystorem MOSFET w układzie dwukierunkowym. Podczas normalnej pracy Q2 i Q1 są włączane przez pin GATE, a Q3 nie ma żadnego wpływu na działanie układu. Jednakże gdy występuje stan napięcia wstecznego, Q3 włącza się, ściągając bramkę Q2 w dół do ujemnego wejścia i izolując Q1, a tym samym chroniąc wyjście.

Ochronę przed odwrotnym napięciem wyjściowym zapewnia również solidna wewnętrzna ochrona wyprowadzeń układu, która w zależności od modelu może wynosić nawet do 20 V.

Rysunek 10. LT4363 – układ z ochroną przed odwrotną polaryzacją

Dla aplikacji operujących na wysokich napięciach można zastosować obwód przeciwprzepięciowy z napięciem pływającym. W tradycyjnych układach na zabezpieczeniu odkłada się pełne napięcie przepięcia, co oznacza, że nie może ono być wyższe niż napięcie tolerowane przez technologię wykonania zabezpieczenia. W topologii z napięciem pływającym, np. z zastosowaniem układu LTC4366, „ujemny” biegun napięcia zasilania układu pływa nieco poniżej napięcia wejściowego. Można to osiągnąć umieszczając rezystor pomiędzy masą całego obwodu, a wyprowadzeniem V_SS LTC4366. Oznacza to, że obsługiwane napięcie przepięcia zależy tylko od wytrzymałości rezystorów i klucza MOSFET. Taką aplikację przedstawiono na rysunku 11. Jest ona w stanie pracować z bardzo wysokimi napięciami zasilania, a jednocześnie skutecznie chronić zabezpieczane komponenty.

Rysunek 11. LTC4366 w topologii dla układów wysokonapięciowych

Dobór urządzenia odpowiedniego do mojego zastosowania

Pod wieloma względami, zastosowanie układu przeciwprzepięciowego upraszcza projektowanie obwodów ochronnych. Dokumentacja techniczna może bardzo pomóc w doborze komponentów, ponieważ pokazano tam wiele możliwych zastosowań. Najtrudniejszą częścią bywa jednak wybór optymalnego układu. Aby zawęzić pole wyboru, możesz wykonać kilka kroków:

• Zajrzyj do tabeli z parametrami układów Analog Devices,
• Wybierz zakres napięcia wejściowego,
• Ustal liczbę kanałów,
• Wybierz wymagane funkcje, co pozwoli zawęzić zakres wyników.

Jak to zwykle bywa z doborem produktów, ważne jest, aby zrozumieć wymagania systemowe przed rozpoczęciem poszukiwań odpowiedniego produktu. Niektóre ważne parametry to oczekiwane napięcie zasilania i tolerancja napięcia układów za zabezpieczeniem (ważne przy podejmowaniu decyzji o napięciu ograniczenia), a także wszelkie szczególne wymagania, które są ważne w konkretnym projekcie.

Niektóre przykładowe filtrowane tabele parametryczne przedstawiono poniżej w celach informacyjnych. Można je dalej modyfikować na stronie internetowej, aby uwzględnić inne parametry.

• Tutaj znajdziesz tabelę z układami przeciwprzepięciowymi dla wysokich napięć.
• Tutaj znajdziesz kontrolery ochronne z opcją zupełnego odłączania sygnałów.

Wnioski

Niezależnie od typu układu przeciwprzepięciowego, zastosowanie aktywnych układów scalonych eliminuje potrzebę stosowania nieporęcznych diod TVS i/lub dużych cewek indukcyjnych i kondensatorów do filtrowania. Skutkuje to rozwiązaniem o mniejszym rozmiarze i powierzchni na płytce PCB. Ograniczenie napięcia wyjściowego jest dokładniejsze niż w TVS, pozwalając nawet na osiągnięcie dokładności 1-2%. Zapobiega to konieczności zachowania szerokich marginesów bezpieczeństwa i pozwala na dobór układów o węższych tolerancjach za zabezpieczeniem.

Rodzina układów zabezpieczających dostępnych w ofercie Analog Devices umożliwia projektantom wdrożenie niezawodnej, elastycznej ochrony układów, która w dodatku zajmuje niewiele miejsca. Jest to istotne zwłaszcza w aplikacjach narażonych na szczególnie trudne przepięcia i przetężenia, które mogą wystąpić w wielu branżach: przemyśle, motoryzacji, lotnictwie, kosmonautyce czy telekomunikacji.

Bibliografia

• “AN-9768: Transient Suppression Devices and Principles.” Littelfuse, January 1998.
• “Fuseology.” Automotive Passenger Car Solutions Catalog, Littelfuse, 2014.
• Kalb, Jim. “Total Clearing Time” Technical Bulletin, OptiFuse, January 2010. (mirror)
• Megaw, David. “Protecting and Powering Automotive Electronics Systems with No Switching Noise and 99.9% Efficiency.” Analog Dialogue, Vol. 54, No. 1, February 2020.
• Wu, Bin and Zhongming Ye. “Comprehensive Power Supply System Designs for Harsh Automotive Environments Consume Minimal Space, Preserve Battery Charge, Feature Low EMI.” Analog Dialogue, Vol. 53, No. 3, August 2019.