Overvoltage Protection of Devices and Circuits using TVS ... - SeCoS

Overvoltage Protection
of Devices and Circuits
using TVS Diodes
SeCoS GmbH, Germany

Inhalt Contents
• SeCoS in Kürze SeCoS in brief
• Was ist eine TVS Diode What is a TVS diode
• TVS oder Zener TVS versus Zener
• Applikationsbeispiele Application examples
• Auswahl des richtigen Bauelements
How to select the optimum device
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Was ist eine TVS Diode
What is a TVS diode
I F
V C V BR V WM
I D
V F
I T
I PP
• Kennlinie wie eine Zenerdiode Curve like Zener diode
• Bidirektionale Version erhältlich! Bidirectional Version available!
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Was ist eine TVS Diode
What is a TVS diode
Transient
voltage +
clamped
voltage +
peak
current
circuit to
protect
Transient
voltage -
clamped
voltage -
Überspannungsschutz! Overvoltage Protection!
⇒ Transient Voltage Suppressor
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TVS oder Zenerdiode
TVS versus Zener diode
TVS
– Unterdrückung von
Spannungsspitzen
Suppression of transient
voltages
Zener
– Stabilisierung einer
Gleichspannung
Stabilization of a DC
voltage
– Auswahlparameter
Parameters for selection:
• V WM Sperrspannung
Stand-off voltage
• V C Begrenzerspannung
Clamping voltage
• P PPM Impulsverlustleistung
Peak pulse power
– Auswahlparameter
Parameters for selection:
• V Z Zenerspannung
Zener voltage
• P tot Statische Verlustleistung
Steady state power dissip.
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Gate-Ansteuerung
Gate Control
• Gate-Schutz:
1 bidirektionale TVS- ersetzt
2 antiserielle Zener-Dioden
on request:
2 in 1!
2 in 1!
Gate Protection:
1 bidirectional TVS replaces
2 anti serial Zener diodes
• Aktive Spannungsbegrenzung:
Zener-Dioden standardmäßig bis
200 V, TVS bis 440 V!
Active Clamping:
Standard Zener diodes up to 200 V,
TVS up to 440 V!
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„Crow Bar“ Schaltung
Crow bar circuit
Mit/with Diac:
Mit/with TVS:
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TVS Dioden in Schaltnetzteilen
TVS diodes in SMPS
Beispiel: Sperrwandler Example: flyback
converter
5 V=
230 V~
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Auswahl des optimalen Bauteils
Beispiel:
Klemmkreis eines 10 W-Sperrwandlers, Eingangsspannung 230 V~,
Spitzenstrom primärseitig 150 mA, Sperrspannung MOSFET 1000 V
1. Sperrspannung der TVS-Diode V WM ≈√2 x 230 V ≈ 330 V, z. B. 324 V
Netztoleranz +10%: √2 x 250 V = 353 V < 360 V = V BRmin √
2. Begrenzerspannung der TVS-Diode mit V WM = 324 V: V C = 574 V
⇒ Maximale Spannung am MOSFET: 574 V + 330 V = 904 V √
3. Impulsstrom I PPM ≥ 150 mA ⇒ P4KE400C mit I PPM = 730 mA √
Dauer-Verlustleistung ca. 500 mW ⇒ P4KE400C mit P M(AV) = 1 W √
4. Alternativ: 2 x TGL34-200C (SMD MiniMELF!) in Reihe
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Selecting the optimum device
Example:
Clamping circuit of a 10 W flyback converter, input voltage 230 V AC ,
primary peak current 150 mA, MOSFET blocking voltage 1000 V
1. Stand-off voltage of TVS diode V WM ≈√2 x 230 V ≈ 330 V, e. g. 324 V
Mains tolerance +10%: √2 x 250 V = 353 V < 360 V = V BRmin √
2. Clamping voltage of TVS diode (V WM = 324 V): V C = 574 V
⇒ Maximum appearing MOSFET voltage: 574 V + 330 V = 904 V √
3. Peak pulse current I PPM ≥ 150 mA ⇒ P4KE400C with I PPM = 730 mA √
Steady state power dissipation ~ 500 mW ⇒ P4KE400C with P M(AV) = 1
W √
4. Alternatively: 2 x SMAJ200A (SMD MiniMELF!) in series
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Danke
Thank you