Dampak dari lonjakan dan lonjakan tegangan sementara pada sirkuit elektronik bervariasi, mulai dari kesalahan kecil yang mengganggu hingga konsekuensi bencana yang dapat menyebabkan kerusakan pada komponen sirkuit.Penyebab fenomena sementara ini beragam, termasuk petir, listrik statis, dan pelepasan terinduksi (Gambar 1).
Gambar 1: Transitor dapat disebabkan oleh petir, listrik statis, atau pelepasan yang diinduksi, yang dapat menyebabkan kerusakan serius pada perangkat elektronik yang tidak dilindungi (sumber gambar: Littelfuse Inc.)
Transitor semacam itu dapat menghasilkan denyut nadi dengan tegangan puncak mulai dari ratusan volt hingga puluhan ribu volt dan arus mencapai tingkat kiloampere,dengan durasi mulai dari ratusan nanodetik hingga milidetik.
Miniaturisasi IC dan prosesor, serta penurunan tegangan catu daya, membuat mereka lebih sensitif terhadap transisi listrik.Hal ini terutama berlaku untuk kendaraan yang dikendalikan oleh beberapa sistem elektronik, termasuk mesin, kemudi, pengereman, AC, dan hiburan.
Untuk melindungi sirkuit sensitif, berbagai strategi desain telah dikembangkan, termasuk kabel terlindung, filter, penekanan busur, dan perangkat penjepit.Perisai dan penyaringan mengadopsi desain pasif, sementara penghapusan busur dan perlindungan penjepit menggunakan mekanisme aktif.dan perangkat pemadam busur lain mengalihkan arus sementara ke tanah untuk melindungi sirkuitKetika perangkat pemadam busur berada dalam keadaan aktif, peralatan yang dilindungi tidak bekerja, tetapi setelah transisi menghilang, peralatan dapat bekerja normal.
Perangkat penjepit termasuk varistor oksida logam (MOV), dioda Zener, dan dioda longsor penekanan tegangan sementara (TVS),yang mempertahankan tegangan konstan di seluruh perangkat yang dilindungi dengan mengubah impedansiTeknologi ini dapat digunakan secara individual atau secara bersamaan. Dioda TVS banyak digunakan sebagai perangkat penjepit karena kecepatan respons yang cepat dan disipasi daya yang tinggi.
Dioda penekan tegangan sementara
Dioda TVS adalah dioda longsor yang digunakan sebagai perangkat penjepit.Ini akan mengalihkan arus berlebihan dan mempertahankan atau menggenggam tegangan pada potensi konstanKetika tegangan yang diterapkan lebih rendah dari nilai kerusakan, itu akan secara otomatis reset.
Dioda TVS dapat digunakan sebagai perangkat unidirectional untuk mencegah transisi unipolar, serta perangkat bidirectional untuk mencegah transisi dari polaritas apa pun (Gambar 2).Perangkat bidirectional dapat simetris, mampu mengekstrak tegangan polaritas apa pun dengan amplitudo yang sama, atau asimetris, mampu mengekstrak ke tingkat tegangan yang berbeda berdasarkan polaritas transisi.
Gambar 2: Karakteristik pemisahan tegangan arus dan simbol skematik dari tiga perangkat TVS (sumber gambar: Littelfuse Inc.)
Prinsip kerja dioda TVS unidirectional mirip dengan dioda sederhana.sampai melebihi tegangan pemecahan (VBR) diodaKetika tegangan yang diterapkan melebihi VBR, dioda melakukan konduksi, mempertahankan tegangan di terminalnya pada tegangan penjepit (VC).Kekuatan maksimum yang dapat dioda ini disipasi adalah arus denyut puncak (IPP) x VC.
Dioda TVS bidirectional setara dengan dua dioda back-to-back.Operasi ini simetris karena amplitudo tegangan pemecahan di bawah dua kondisi bias adalah sama.
Fungsi dioda TVS asimetris mirip dengan perangkat bidirectional, tetapi tegangan pemecahan mereka (VBR1 dan VBR2) berbeda.
Dioda TVS asimetris
Anda mungkin bertanya-tanya mengapa dioda TVS asimetris diperlukan. komponen ini dirancang untuk melindungi driver gerbang pada silikon karbida (SiC) MOSFETs.driver ini rentan terhadap kerusakan yang disebabkan oleh overvoltage transientsMari kita lihat SiC MOSFET atau traction inverter yang digunakan untuk pengisian mobil (Gambar 3).
Gambar 3: TVS TPSMB1505CA asimetris yang digunakan untuk melindungi driver gerbang switch SiC MOSFET. (Sumber gambar: Littelfuse Inc.)
Asymmetric Littelfuse TPSMB1505CA TVS digunakan untuk melindungi driver gerbang MOSFET. Driver gerbang memiliki dua keadaan; Tegangan gerbang dalam keadaan on adalah antara -5 dan 10 V,sementara dalam keadaan mati di bawah -10 V. tegangan pemisahan katode (K) ke anode (A) TPSMB1505CA adalah 16,7 sampai 18,5 V, dan tegangan penjepit maksimum adalah 24,4 V. Ipp dalam arah ini adalah 24,6 A,dan durasi pulsa sementara adalah 10 sampai 1000 ms.
Tegangan pemecahan TVS dari A ke K adalah 6,8 sampai 7,4 V, dan tegangan penjepit maksimum adalah 11,5 V. arus denyut puncak di arah ini adalah 60 A,dan durasi pulsa sementara juga 10 sampai 1000 msPerlu dicatat bahwa hal ini hanya dapat dicapai melalui satu komponen. Jika komponen independen digunakan untuk mencapai mode kerja asimetris ini, beberapa komponen perlu bekerja sama.
Dioda TVS seri asimetris Littelfuse TPSMB (Gambar 4) mencakup dua komponen tambahan dengan tegangan pemecahan K hingga A yang berbeda.0 sampai 21.1 V, dengan tegangan penjepit maksimum 29,2 V. Ipp nominal adalah 20,6 A, dan durasi pulsa adalah 10 sampai 1000 ms. Kisaran tegangan pemecahan A sampai K sama dengan TPSMB1505CA (6,8 sampai 7,4 V).