方案簡介
DC(Direct Current)即直流電,是一種電流方向始終保持不變的電流形式。與交流電(Alternating Current,簡稱AC)相比,直流電在電路中的流動方向是恒定的,不隨時間作周期性變化,其具有穩定性好、易于轉換、傳輸損耗小等特點,是許多設備和系統不可或缺的電源供應方式。12V直流電源廣泛應用于汽車電子系統、太陽能系統和小型電子設備;24V直流電源主要使用在大型工業設備、通信和數據中心、船舶和海洋工程等,在工業自動化重要領域,采用較高的電壓等級可以提高電力傳輸的效率和穩定性。
電源作為電子產品的“心臟”,它能否穩定可靠的運行,直接決定著產品最終的可靠性,實際應用中復雜的電磁環境,導致設備及易遭受靜電或其它感應過電壓等情況的影響而損壞,本文分別展示在汽車電路和普通電路中的DC12V/24V靜電浪涌保護,采用導通電壓精準度高、響應速度快、鉗位電壓低的TVS瞬態抑制二極管做保護,滿足IEC 61000-4-2 Level 4靜電放電及IEC 61000-4-5 Level 1雷擊浪涌防護需求的同時且做到成本最優化。
DC的TVS防護
為了確保電源的安全可靠性,需要進行全面的保護措施。TVS作為一種重要的瞬態抑制器件,能夠快速吸收和抑制電路中的瞬態過壓脈沖,從而保護電路中的電子元器件不受損壞。當TVS的兩極收到反向瞬態浪涌電壓沖擊時,它能以ps量級的速度將其兩極間的高阻抗變為低阻抗,迅速吸收高達數千瓦數量級的浪涌功率,使兩級間的電壓箝位于一個預定值,有效地保護電子線路元器件免受各種形式的浪涌脈沖的損害。
DC需要選擇合適的TVS防護器件,尤其是在汽車電路中,需要考慮如下要求:
耐受電壓尖峰:電路中的過電壓尖峰可能會對TVS造成損壞,因此需要選擇合適功率的TVS型號。
可靠性:汽車電路中的TVS需要具有高可靠性,能夠長時間穩定工作,并承受各種惡劣的工作環境,因此需要滿足AEC-Q101可靠性標準。
尺寸和重量:汽車電路中的TVS需要考慮到尺寸和重量的限制,以避免對汽車的布局和重量造成影響。
認證和合規性:TVS應符合相關的國際標準和認證要求,以確保其符合汽車行業的要求和規定。
應用示例
編輯
12V直流DC電源端口我們推薦SMBJ15CA型號的大功率TVS,其功率可達600W,最大鉗位電壓24.4V,IPP為24.6A,滿足IEC 61000‐4‐2 Level4(接觸放電±8kV,空氣放電±15kV)及IEC 61000-4-5 Level 1雷擊浪涌防護需求。
24V直流DC電源端口我們推薦SMAJ36CA型號的大功率TVS,其功率可達400W,最大鉗位電壓58.1V,IPP為6.9A,滿足IEC 61000‐4‐2 Level4(接觸放電±8kV,空氣放電±15kV)及IEC 61000-4-5 Level 1雷擊浪涌防護需求。
編輯
對于汽車電路中的12V直流DC電源端,我們推薦選用一顆汽車級TVS二極管SM8S24A,雙向貼片、通過AEC-Q101認證、峰值脈沖功率6600W、最大鉗位電壓38.9V、峰值脈沖電流170A,DO-218封裝。
對于汽車電路中的24V直流DC電源端,我們推薦選用一顆汽車級TVS二極管SM8S36A,雙向貼片、通過AEC-Q101認證、峰值脈沖功率6600W、最大鉗位電壓58.1V、峰值脈沖電流110A,DO-218封裝。
這兩款TVS管非常適合汽車DC供電系統拋負載防護,是成熟、穩定、高可靠性的汽車品質TVS管。
型號參數
規格型號 | 方向 | 工作電壓(V) | IPP(A) | 鉗位電壓(V) | 封裝 |
SMBJ15CA | Bi. | 15 | 24.6 | 24.4 | SMB |
SMAJ36CA | Bi. | 36 | 6.9 | 58.1 | SMA |
SM8S24A | Uni. | 24 | 170 | 38.9 | DO-218 |
SM8S36A | Uni. | 36 | 114 | 58.1 | DO-218 |
電氣特性表
At TA = 25℃ unless otherwise noted
Parameter | Symbol | Conditions | Min. | Typ. | Max. | Units |
Reverse Stand-off Voltage | VR | 15 | V | |||
Breakdown Voltage | VBR | IT=1mA | 16.7 | 18.5 | V | |
Test Current | IT | 1 | mA | |||
Maximum Clamping Voltage | VC | IPP=24.6A | 24.4 | V | ||
Maximum Peak Pulse Current(tp=10/1000us) | IPP | 24.6 | A | |||
Maximum Reverse Leakage | IR | VRWM=15V | 1 | uA |
表1 SMBJ15CA電氣特性表
Parameter | Symbol | Conditions | Min. | Typ. | Max. | Units |
Reverse Stand-off Voltage | VR | 36 | V | |||
Breakdown Voltage | VBR | IT=1mA | 40 | 44.2 | V | |
Test Current | IT | 1 | mA | |||
Maximum Clamping Voltage | VC | IPP=10.3A | 58.1 | V | ||
Maximum Peak Pulse Current(tp=10/1000us) | IPP | 6.9 | A | |||
Maximum Reverse Leakage | IR | VRWM=36V | 1 | uA |
表2 SMAJ36CA電氣特性表
Parameter | Symbol | Conditions | Min. | Typ. | Max. | Units |
Reverse Stand-off Voltage | VR | 24 | V | |||
Breakdown Voltage | VBR | IT=5mA | 26.7 | 29.5 | V | |
Test Current | IT | 5 | mA | |||
Maximum Clamping Voltage | VC | IPP=170A | 38.9 | V | ||
Maximum Peak Pulse Current(tp=10/1000us) | IPP | 170 | A | |||
Maximum Reverse Leakage | IR | VRWM=24V | 0.5 | uA |
表3 SM8S24A電氣特性表
Parameter | Symbol | Conditions | Min. | Typ. | Max. | Units |
Reverse Stand-off Voltage | VR | 36 | V | |||
Breakdown Voltage | VBR | IT=5mA | 40 | 44.2 | V | |
Test Current | IT | 5 | mA | |||
Maximum Clamping Voltage | VC | IPP=114A | 58.1 | V | ||
Maximum Peak Pulse Current(tp=10/1000us) | IPP | 114 | A | |||
Maximum Reverse Leakage | IR | VRWM=36V | 0.5 | uA |
表4 SM8S36A電氣特性表
總結與結論
電源作為各種電子產品的驅動,其可靠性和穩定性極為關鍵,選用合適的TVS二極管保護電源接口免受靜電放電和浪涌事件的干擾十分重要。ELECSUPER SEMI研發各種低電容低鉗位電壓的ESD和大功率車規級或常規級TVS保護器件,可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發服務,為各種接口及通信線路提供值得信賴的保護器件。以上解決方案是保護DC 12V/24V電源的優選之策,確保設備能夠高效、可靠地運行。
審核編輯 黃宇
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