直流瞬态保护中使用的双向齐纳二极管是什么?

电器工程 瞬态抑制
2022-01-19 05:28:30

我经常看到两个齐纳二极管(彼此相对)放置在电源轨上。我不明白为什么这是必要的。

例如,如果我有一个 16V 齐纳二极管和一个 12V 电源轨,则 16V 齐纳二极管将保护电源免受高于 16V 的瞬态影响。它还可以防止低于 -0.7V 的负瞬变 - 例如,如果我将电池颠倒过来。

为什么将两个齐纳二极管放在相反位置会改善这一点。假设我在同一设置中放置了两个 15V 齐纳二极管。它现在将保护电源免受高于 ~16V 的瞬态影响(这很好)。但它现在只能保护电源免受低于 -16V 而不是 -0.7V 的负瞬变的影响。为什么会有人想要这个?我不希望供应轨在任何阶段都变成负数!

例如:参见http://cds.linear.com/docs/Datasheet/4359f.pdf中的示例电路

2个回答

汽车设计标准非常严格。

电子设备必须在汽车反向启动并以 24V 升压时经受住考验。(是的,人们仍然在严冬时这样做)它还必须处理负载突降,同时断开负载下的电池。

如果您的设计将电池分流到 -0.7V,它会像保险丝一样熔断,那么您就没有保护了。

因此请注意,汽车测试要严格得多。这种齐纳二极管的特殊设计是为了保护稳压器免受其绝对值内的故障。最大输入。-40V ~+80V,这可能看起来足够了,但这些齐纳二极管不会在汽车 +24/12V 测试中熔断,但可以保护设备免受高于该值的额外尖峰的影响。

在此处输入图像描述

正如您所提到的,双向 TVS 设备没有极性。它们可用于限制交流应用中的正负摆动。两个串联的单向器件也可以做到这一点,但是您可以通过更改 TVS 来调整钳位阈值 - 您可以将 12V 串联在 24V 下,极性相反,并且钳位将在 12V + 0.6V 下工作,单向,或 24V + 0.6V 反之。

在直流电路中,它们可以以任何一种方式插入,并且会按照您的描述“工作” - 一个有用的正钳位,一个不太有用的(在许多情况下)负钳位。但是,如果您向后安装单个单向 TVS,则在您要保护的东西上会有一个非常坚硬的正夹 - 例如,它不是 16V,而是卡在 0.6 - 0.7V。

对于低压钳位(如 I2C 线路上的 ESD 钳位),通常使用单向器件来控制负尖峰。

您引用的数据表显示了一个汽车应用,其中来自电池/交流发电机的直流电几乎是您能想象到的最恶劣的直流电源(难以置信的僵硬并受到巨大、可怕的瞬态/浪涌等) - 选择 70V TVS 24V系列是故意的:

The LTC4359 operates from 4V to 80V and withstands
an absolute maximum range of –40V to 100V without
damage. In automotive applications the LTC4359 operates
through load dump, cold crank and two-battery jumps,
and it survives reverse battery connections while also
protecting the load.