Diodos de TVS que causan fallas en la placa por fallas cortas, ¿cómo puedo prevenirlo?

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Tengo un panel de control paso a paso con un diodo TVS de 12 v en las entradas (D11). Lo agregué al diseño para protegerlo contra la estática, y creo que lo está haciendo bien.

Elproblemaesquelosdiodosamenudofallanencortoyarruinanlasplacas.Estoocurreconmásfrecuenciaqueeldañoestáticoquesehayaproducido,porloqueenrealidadestánhaciendoquelaconfiabilidadseaPEOR.

EldiodoTVS(D11)esunLittelfuse SMAJ12A . D10 es un S5J-E3 / 57T , que he agregado Para protección de polaridad inversa. La entrada es un bloque de alimentación de 12v 5A con protección contra sobrecorriente.

No estoy seguro de qué es exactamente lo que hace que fallen, pero creo que se debe a eventos que no son de ESD, por ejemplo, sé que una de las fuentes de alimentación que tengo en la tienda producirá un pico de 70v + por un microsegundo O así, si la conexión a la carga se desconecta momentáneamente, luego se vuelve a conectar (como con un conector suelto).

Otra forma común de fallar los diodos es que se conecte un suministro de 24v en lugar de 12v. Sin el diodo TVS, esto solo hace que el regulador se caliente, pero CON el diodo TVS, la placa se fríe instantáneamente debido a que entra en conducción y, posteriormente, falla en el cortocircuito.

¿Hay formas sólidas de proteger el diodo de TVS? O, al menos, evite que siempre falle en corto y arruine el tablero. He considerado agregar un fusible de chip en serie con el diodo TVS, pero sé que eso reducirá la protección.

Actualización: Puse un alcance en la línea de alimentación con los motores en funcionamiento, está muy limpio y no tiene picos por encima de 13v, por lo que no se regenera desde los steppers.

Actualización 2: probé el alcance de la línea eléctrica mientras alternaba la energía según la sugerencia de Jon. Definitivamente hay algo de ruido en 13v, pero no sé si es suficiente para ser un problema.

Actualización 3: Resuelto (probablemente). Parece que tuve una idea equivocada cuando elegí un voltaje Zener lo más cercano posible al voltaje de trabajo de 12v. Cambiaré a un diodo TVS de 30v y veré si eso reduce las fallas.

    
pregunta Drew

2 respuestas

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Sé que esta pregunta tiene varios meses de antigüedad, pero no pude evitar responder.

Recientemente tuve un problema casi idéntico con un proyecto en el trabajo. Los diodos de TVS utilizados originalmente en una placa eran demasiado pequeños (un voltaje de ruptura demasiado bajo) y fallarían en cortocircuito, eliminando toda la placa. La solución para mí involucró el suministro de un nuevo diodo, y hubo dos partes para esto:

  1. Especifique un diodo con un voltaje de ruptura lo más alto posible mientras se mantiene un voltaje de sujeción razonable (el voltaje de sujeción debe estar por debajo de los valores máximos absolutos de los dispositivos que protege). Mi proyecto funcionó con un máximo de 15 voltios y el chip que se estaba protegiendo tenía un voltaje de entrada máximo absoluto de 35 voltios. Dimensioné el diodo para tener una ruptura de 18 voltios y una tensión de sujeción de 30 voltios. Tenga en cuenta que el voltaje de ruptura es nominal y que el voltaje real puede variar, por lo que tenerlo tan cerca de 12 voltios podría ser un problema. Recomendaría un diodo con un voltaje de ruptura de 15 V, pero nuevamente, asegúrese de que el voltaje de sujeción sea inferior al voltaje máximo absoluto del siguiente dispositivo en la línea.
  2. Asegúrese de que el diodo tenga el tamaño adecuado para manejar la energía adecuadamente durante un evento transitorio (especialmente importante durante los rayos cercanos, pero aún es aplicable para ESD). En lugar de usar un SMA, intente usar un SMB o SMC. En tu imagen, parece que tienes suficiente espacio, así que busca un SMC.

Otra cosa que observo es que su protección de polaridad inversa (D10) va directamente entre la alimentación y la conexión a tierra. Esta es una forma muy mala, ya que se cortocircuitará y dañará en caso de que se invierta la polaridad. Debería considerar usar un diodo en serie, o incluso mejor un circuito de protección contra polaridad inversa basado en MOSFET (estos son muy fáciles de implementar).

    
respondido por el DerStrom8
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SMAJ12A tiene un desglose mínimo de 13.3V. ¿Está seguro de que su suministro de 12 V es 12.0 V y no algo más alto, especialmente durante los transitorios de suministro?

Los eventos Lightning y ESD son de alta potencia de pulso pero de corta duración.

Normalmente, establece los TVS tan altos como sea posible con respecto a la amenaza a la que podría estar expuesta la interfaz con un margen suficiente alrededor de los voltajes de trabajo, incluidos los transitorios

    
respondido por el JonRB

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