Bestimmung des dynamischen Widerstands einer TVS-Diode aus dem Datenblatt

Ich versuche, den dynamischen Widerstand von TVS-Dioden zu bestimmen, damit ich die Klemmspannung und den Spitzenstrom für einen bestimmten Eingangsimpuls (Automotive Load Dump) berechnen kann.

Diese App-Note(1) von ST enthält eine Formel zum Ermitteln von Rd mit Impulsen, die länger als 1 ms sind, aber die dafür erforderlichen Variablen werden nicht von den Herstellern veröffentlicht. Littelfuse schlägt in dieser App-Note(2) vor, sie aus zwei Klemmspannungswerten zu berechnen, aber in den meisten Datenblättern wird nur ein Klemmspannungswert angegeben.

Die Produktdatenblätter, die ich mir hauptsächlich anschaue, sind Littelfuse TVS-Dioden (TP5KP-Serie) und Vishay TVS-Dioden (5KP8.5A bis 5KP188A-Serie).

Wie kann ich den dynamischen Widerstand für TVS-Diodenprodukte bestimmen?

(1): http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/1f/d7/fc/6d/2e/27/48/98/CD00181783.pdf/files/CD00181783. pdf/jcr:content/translations/de.CD00181783.pdf

(2): http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/application_notes/esd/littelfuse_selecting_an_related_esd_device_application_note.pdf.pdf

Antworten (1)

Dioden Rd, Rs, Zt, ESR (Synonyme Namen) oder dynamischer (Massen-)Widerstand ist immer ...

  • Rs=ΔV/ΔI (dasselbe gilt für einen Zener, Zt, der einen viel höheren ESR hat)

    • Sie messen dies an der Steigung der Nennleistung.

Bei reduzierter Leistung steigt die Rs-Steigung oder das Inverse Ys fällt.

Dieser Wert ist im Wesentlichen der Shunt-Widerstand, den das ESD-Gerät unter einem ESD-Impuls bereitstellt.

(Andere Kleinigkeiten für alle Dioden)

Wenn Sie die maximale Wärmeableitung des Pakets (äquivalente DC-Leistung) oder die Spitzenleistung mit Sicherungsgrenzen kennen, kann Rs mit Rs = 1/Pdc +/-50 % und für den Impuls gemäß den höheren Pd-Nennkurven der Diode geschätzt werden. Dies variiert je nach Chipgröße und Chemie, z. B. Si, AlGaAs, Ge, SiO2)

Da Energie [J] = Leistung [W] * t [s] ist, können Sie sich vorstellen, dass Sie bei einer Nennleistung von 1 W 100 W für 1 ms eingeben können, um die gleichen Joules zu erhalten, dies wird jedoch durch die Strombegrenzung eines Zener-Fuse-Drahtbonds begrenzt.

MOVs und TVS werden mit viel stärkerem Drahtbond hergestellt, um Streublitze oder ESD-Entladungsströme zu bewältigen. z. B. kann ein 300 pF-Finger bei 3 kV viele Ampere für <1 ns oder sogar 10 ps injizieren (abhängig von der Kontaktfläche und der Anstiegszeit der Ionisationsentladung mit nur 1 uJ aufgrund des extrem niedrigen negativen Widerstands (xx~xxx Ω) der Ionisation im Gegensatz zum Hautwiderstand von sagen wir, 100 kΩ für eine Sonde.

Jetzt können Sie die Steigung messen. Mit dieser einfachen Berechnung kann der Platinendesigner nun effektiv jedes ESD-Gerät unabhängig von möglichen Datenblattunterschieden auf Augenhöhe bewerten.

Die Wahl des Designers hängt vom Bedrohungsmodell und der Anwendung (Wechselstrom- oder Gleichstromleitungen) und der Gerätetoleranz ab. Kann CMOS zB einer 50-V-Spitze von 3 kV für 1 us standhalten? NEIN, es führt zu einem Latch-up-Fehler. (hängt vom Design des ESD-Schutzes ab, normalerweise wird die 2-Stufen-Diode-R-Diode an beiden Schienen auf 0,5 V reduziert, wenn der Reihenstrom begrenzt R oder L am Schnittstellenkabel ist.)

Lesen Sie die Spezifikationen für Details.

Einzelheiten hinzugefügt

Da Überspannungsschutz nicht als Zener verwendet wird, ist der Rd nicht immer angegeben, aber Sie können ihn testen oder andere Testspezifikationen interpretieren, um Hinweise auf den ESR oder Rd zu erhalten.

Konstante STLte-Verlustleistung auf unendlichem Kühlkörper bei TL = 75 ºC (Abb. 6) Pd = 8,0 W

  • Aus meinem "Stewart's Law" ESR = 1 / Pd +/- 50% für Niederspannungsdioden und BJTs Rce (Sat) ist Rd oder ESR = 1 / 8 W = 0,125 Ohm pro internem Quad-Chip

    • Datenblatt transiente Kurve zeigt mit meiner Kurve cal. ESR = 0,23 Ohm gegenüber 0,125 (was ich aufgrund meines Korrekturfaktors für die Kubikwurzel von Vf nicht erklärt habe)
  • Dies funktioniert für Niederspannung Vf und für Zener-ähnliche Eigenschaften, ESR steigt mit Vf (Folge des Stewartschen Gesetzes).

Ich weiß, dass der Blitzstrom-Impuls-Standardtest eine definierte Quelle mit exponentiellem Abfall gemäß 10us/1000us- oder 1us/20us-Standards usw. ist, bei dem es sich um ein RC-Netzwerk aus 1000-Watt-Widerständen und großen PU-Kondensatoren handelt, die darauf abgestimmt werden, diese Abklingzeit zu erzeugen. Der tatsächliche Spannungsanstieg und der ESR beeinflussen also die Spannungswellenform. (hängt davon ab, welcher Standard, CE, ANSI, IEEE usw.)) Einige sind 10-A-Stromquellen, andere sind als Spannungsquellen definiert, je nach Bedrohungsmodell (AC-Leitung oder DC-ESD). - Somit ist die maximale Spannung bzw. der maximale Strom ein Hinweis auf den ESR des Schutzgeräts, aber die Schwellenspannung ist auch wichtig, um zu bestimmen, ab welcher Spannung mit ESR * I ansteigt. Aber es stellt sich heraus, dass selbst bei einem höheren Vth in TVS als MOVs der ESR niedriger ist und ein TVS mit ähnlicher Größe und Kosten aufgrund des viel niedrigeren ESR (oder Rd) eine viel niedrigere Spitzenspannung ergibt.

Es gibt auch eine Alterungsrate, die für MOVs höher ist als für TVS aufgrund ihres höheren ESR, was Vmax/E[J] schlechter und die Alterungsrate höher macht.

Für Ihren FernseherGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Immer noch bei mir? Ich habe dem TVS-Datenblatt einige Analysen hinzugefügt. (Aufgrund des exponentiellen Stroms und der exponentiellen Spannung wird es kompliziert, Rs = ΔV / ΔI > zu erhalten

ABER denken Sie daran. BEIDE Geräte in DIESEM Test werden demselben Transientenimpuls der Stromquelle ausgesetzt. 10A Spitze.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe mehr Datenanalyse , wenn jemand t vs. ESR, Pd, E [uJ] aus einer obigen Tabelle haben möchte.

Mehr zu ESR

Mal sehen, wie mein Pd vs. ESR mit verschiedenen 8-W-LEDs funktioniert, von denen einige auf dem Chip für 6 V und andere für 12 V mit verschiedenen internen Arrays des Chips verdrahtet sind. Sie werden sehen, dass der ESR jedes Chips identisch ist und ESR~=1/Pd +/-50%

  • 8W insgesamt/4 Chips = 2W/Chip also ESR =0,25 Ohm +/-50% (ergibt 0,22 Ohm)
  • somit Vf = n * Vth + If * ESR_eq für äquivalente serielle / parallele ESR und n = 2 für 6 V und n = 4 für weiße 12-V-LEDs für Vth von blauen LEDs ~ 2,8 V bei 10 % von Imax, wobei die Steigung linearer ist aus ESR (Schüttwiderstand)

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Danke Toni. Wenn es also die Steigung der Kurve ist, nehme ich an, dass ich sie anhand des im Datenblatt gezeigten Diagramms „IV Curve Characteristics“ (1) messen kann? Ich kann einfach die Delta V und Delta I Distanzen für zwei Punkte am Lawinenhang mit einem Lineal messen und die Hangneigung bestimmen, ist das ein brauchbares Mittel um Rd zu bestimmen? (1) littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/tvs_diodes/…
ja wenn man es genau misst.........
hoffentlich lernt jemand etwas aus all dem..... oder stellt intelligente fragen...