Os picos de voltagem transitórios e as ondas elevadas têm diferentes graus de impacto nos circuitos eletrônicos, desde falhas menores irritantes até consequências catastróficas que causam danos aos componentes do circuito.As causas destas transições são diversas., incluindo raios, eletricidade estática e descargas induzidas (Figura 1).
Figura 1. Os transientes podem ser causados por relâmpagos, eletricidade estática, descargas induzidas, etc., o que pode causar danos graves a equipamentos eletrônicos desprotegidos.
Transientes como este podem produzir impulsos com voltagens de pico variando de centenas de volts a dezenas de milhares de volts e correntes até kilôamperes,com duração de centenas de nanossegundos a milisegundos.
A miniaturização do IC e do processador e a redução da tensão de alimentação tornam-nos mais sensíveis aos fenômenos de transição elétrica.Isto é particularmente verdadeiro para os veículos que são controlados por vários sistemas electrónicos, incluindo o motor, a direcção, a travagem, o ar condicionado e o sistema de entretenimento.
Para proteger circuitos sensíveis, foram desenvolvidas uma variedade de estratégias de design, incluindo fiação blindada, filtros, supressão de arco e dispositivos de fixação.enquanto a supressão do arco e a proteção da pinça estão ativasDispositivos de supressão de arco, tais como aberturas de faíscas, tubos de descarga de gás e tiristores desviar correntes transitórias para o solo para proteger o circuito.O equipamento protegido não funciona, mas uma vez que o transitório desaparece, o equipamento pode funcionar normalmente.
Dispositivos de fixação incluem varistores de óxido metálico (MOV), diodos zener,e diodos de avalanche de supressão de tensão transitória (TVS) que mantêm uma tensão constante no equipamento protegido através de impedância variávelEstas tecnologias podem ser utilizadas separadamente ou simultaneamente. O diodo TVS é amplamente utilizado como dispositivo de fixação devido à sua rápida resposta e grande dissipação de energia.
Diodo de supressão de tensão transitória
O diodo TVS é um diodo de avalanche usado como dispositivo de fixação.desvia a corrente excessiva e mantém ou prende a tensão a um potencial constanteQuando a tensão aplicada for inferior ao valor de avaria, será reiniciada automaticamente.
Os diodos TVS podem ser utilizados como dispositivos unidirecionais para evitar transientes de dispositivos unipolares ou bidirecionais para evitar transientes de qualquer polaridade (Figura 2).Dispositivos bidirecionais podem ser simétricos, presos a qualquer tensão de polaridade com a mesma amplitude, ou assimétricos, presos a níveis de tensão diferentes de acordo com a polaridade do transitório.
Figura 2: Características de ruptura de corrente-voltagem dos três dispositivos TVS e seus símbolos esquemáticos.
O princípio de funcionamento do diodo TVS unidirecional é semelhante ao do diodo simples.Ele está ligado quando o viés para a frente é aplicado e não quando o viés inverso é aplicado até que a tensão de ruptura (VBR) do diodo seja excedidaQuando a tensão aplicada excede a VBR, o diodo é ligado e a tensão em ambas as extremidades é mantida na tensão da pinça (VC).A potência máxima que este diodo pode dissipar é a corrente de pulso de pico (IPP) x VC.
Quando a tensão de ruptura (VBR) não é excedida em nenhuma das direções, apenas uma pequena corrente de vazamento reverso (IR) flui.Esta operação é simétrica porque as amplitudes de tensão de quebra são as mesmas para ambas as condições de viés.
Os diodos TVS assimétricos se comportam de forma semelhante aos dispositivos bidirecionais, mas as tensões de ruptura (VBR1 e VBR2) são diferentes.
Diodo TVS assimétrico
Você pode querer saber por que os diodos TVS assimétricos são necessários. Estes componentes são projetados para proteger os controladores de portão em MOSFETs de carburo de silício (SiC).Estas unidades são vulneráveis a danos devido a transientes de sobre-voltagemVejamos o MOSFET SiC ou inversor de tração para carregamento a bordo (Figura 3).