¿Posible uso incorrecto de diodos TVS?

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He estado enfrentando una situación extraña e incapaz de encontrar la razón detrás de esto, por lo tanto, me puse a buscar ayuda.

Tengo un sistema compuesto por 2 PCB separados (una caja de control y un controlador a bordo), conectados a través de un cable grueso de 10 pines. El sistema utiliza una fuente de alimentación de 24V (65W) para sensores y motor, 5V para sensores y 3.3V para E / S digitales. Ha estado funcionando bien hasta que actualicé ambos PCB con diodos TVS para la protección contra ESD. Las cosas se pusieron mal e identifiqué que el culpable eran los diodos de TVS, solo después de quemar docenas de chips de microprocesadores.

Los síntomas incluyen cortocircuito en el interruptor de alimentación (la pieza de contacto del interruptor no volverá a rebotar cuando no esté presionada), la muerte del controlador del motor (que se suministra con 24 V para el motor, 3,3 V para la señal y GND), caída de voltaje en uno de los canales de salida del optoacoplador (que muestra 3,3 V al principio, pero se reduce rápidamente a alrededor de 1 V. Lo que vino a la mente es que el canal también tiene el rastro más corto) y, principalmente, el microcontrolador del control. La caja se calentó en segundos y permaneció permanentemente en este estado. Mi suposición es que 24V o 5V de alguna manera entraron en el rastreo de 3.3V y causaron estragos en el sistema. O podría haber habido una corriente inversa. Sin embargo, durante todo el proceso, el fusible de a bordo 3A no se quemó.

El diseño del diodo TSV se muestra a continuación: !

El diodo TSV que elegí es MMBZ33VAL, y tiene el voltaje de separación inverso a 26V. Sé que puede ser inapropiado usarlo en aplicaciones de 3.3V y 5V, pero creo que solo disminuirá la capacidad de protección en lugar de comprometer el sistema. El sistema funcionará normalmente (bueno, solo hasta donde puedo decir) si eliminé todos los diodos TSV en los nuevos tableros de versión. Por lo tanto, debo haber cometido un error en algún lugar, pero no puedo identificarlo por mí mismo, por lo que sería de agradecer si alguien puede señalarlo y explicar por qué.

    
pregunta Thomas Lin

1 respuesta

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La idea es correcta.

Pero revisa lo siguiente:

  • el televisor para 26V no es una opción adecuada para la entrada de 24V. Retire los televisores de la entrada de 24 V (deberá colocar allí televisores con un voltaje superior a 30 V como protección). Lo mismo se aplica a todas las entradas de 24V.
  • considere cómo funciona TVS: se quedará corto una vez que se supere el voltaje de ruptura. Asegúrese de que haya un componente donde el voltaje pueda caer, de lo contrario, causará un fuerte rebote en el suelo en su circuito. Por ejemplo, un pin de entrada puede tener el siguiente aspecto: pin - resistencia de 330 ohmios de la serie - TVS a gnd, que permite al resistor disipar la potencia excesiva causada por una sobretensión
  • tenga en cuenta que es muy probable que TVS no dispare un fusible, definitivamente no es un fusible 3A (que requiere 6A como un disparo). Los televisores son para proteger los pulsos de estilo ESD cortos; si desea disparar un fusible, use un varistor como un dispositivo más lento (pero más resistente).
  • Pienso que, en su caso, los televisores se desconectarán porque su voltaje de ruptura máximo es de 26 V, y puede dispararse a 24V. Esto provoca un grave rebote a tierra, lo que hace que se abran los diodos de protección del puerto del microcontrolador, y la corriente inversa hace que el micro se caliente.

Descubrí que es una buena idea tener un nivel de protección de múltiples niveles y usar el TVS para la protección contra ESD (en lugar de la protección contra sobretensiones muy estrecha ). La hoja de datos dice que su voltaje de ruptura máximo es de 26 V, por lo que en realidad puede comenzar a conducir a 24 V oa 23 V también.

Por lo tanto, es una buena idea:

  • use algún otro mecanismo como protección primaria aproximada (por ejemplo, varistor, brechas de chispa, inductores de PCB, consulte los paneles de seguridad y sensores PIR de un buen ejemplo de esto)
  • tenga cierta resistencia en serie y use los televisores como protección secundaria. Tenga en cuenta que la resistencia en serie junto con la capacitancia del TVS causará un filtro de paso bajo, por lo que en algunas aplicaciones de alta velocidad (por ejemplo, USB) no puede permitirse el lujo de tener una resistencia en serie.
    • los televisores tendrán un voltaje un poco más alto que el máximo permitido. Los televisores tienen tensiones de disparo máximo y mínimo, el viaje mínimo debe estar por encima de la entrada normal máxima permitida.
    • tenga en cuenta que aunque tenga tenga un TVS, existe la posibilidad de una sobretensión porque el punto de disparo del TVS no es realmente preciso. Por lo tanto, use la resistencia de la serie otra de, por ejemplo, 100-470 ohm, antes de conectarla al microcontrolador.
    • los diodos de puerto dentro del microcontrolador cortarán el voltaje en un rango razonable. Gracias a la resistencia de la serie, aunque estos diodos pueden sobrevivir a menos de 20 mA, todo está protegido y aún en el área segura.
respondido por el Gee Bee

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