Überspannungsschutzdiode erfüllt ihre Aufgabe nicht

Ich habe eine Schaltung, die mit 21 V Gleichstrom arbeitet und maximal 3 A Strom zieht. Ich muss es nach den Standards IEC 61000-4-4 und 61000-4-5 testen lassen, bei denen es sich um Überspannungsfestigkeitstests handelt.

Ich verwende ein UL-zertifiziertes Schaltnetzteil, um mein Gerät mit Strom zu versorgen. Die Versorgung gibt tatsächlich Überspannungen ab, die mehr als 21 V (ca. +/- 150 V) betragen.

Also habe ich eine TVS-Diode SMLJ22CABCT-ND in meine Schaltung eingebaut, um sie vor Überspannungen zu schützen. Diese Diode hat eine Ansprechzeit von etwa 5 Pikosekunden. Aber die Impulse, die in den Surge-Tests gegeben werden, sind 8/20-μs-Impulse von 2 kV. was wiederum dazu führt, dass die Stromversorgung Überspannungen ausgibt, wie im Bild gezeigt. Wie Sie im Bild sehen können, variiert die Ausgabe für einige Mikrosekunden.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein DC-Ausgang von der Stromversorgung nach der TVS-Diode

Meine Frage ist, warum die TVS-Diode die Hochspannung nicht unterdrückt hat. Meine Schaltung wird durch diese Überspannung beschädigt.

Das Schema des Stromkreises ist unten angegeben.

Es gibt nicht viel Schutz in der Schaltung. Die 21V werden für eine andere Schnittstelle genommen. Ich muss eine Lösung dafür finden, anstatt eine neue Platine zu entwerfen.

Schema

Die Testschaltung für die IEC 61000-4-5 ist Standard.

1KV über Live und Neutral; 2KV über Live und Erde, Neutral und Erde ( detaillierte Beschreibung )

Hast du eine Schaltung des Testaufbaus?
Lassen Sie uns Ihre Schaltung sehen, wie Spoon sagt, aber das klingt nicht nach einer sehr guten Stromversorgung - oder etwas anderes ist los.
Ja, wir brauchen eine Schaltung oder vorzugsweise einen Schaltplan
Zeigen Sie uns Ihre komplette Leistungskonditionierungsschaltung, einschließlich Entkopplungskondensatoren und aller Serieninduktivitäten/Perlen. Wenn Sie nur das Fernsehgerät haben, ist es kein Wunder, dass es nicht sehr effektiv ist.
Ich habe meinen Beitrag editiert. Bitte werfen Sie einen Blick darauf
Wo und wie wird gemessen? .. Ich frage, weil induktive und / oder unverlierbare Kopplung von der Testausrüstung Ihnen einen falschen Messwert geben könnte.
Es gibt keine Kopplung von der Testausrüstung. Die Firmware in meinem Chip wird beschädigt und das Display spielt verrückt
Kann Ihr Gerät bei einer maximalen Spannung von 24,5 Volt sicher betrieben werden?
Ja, auch wenn es nicht ideal ist, kann es immer noch. Ich habe einen riesigen Kühlkörper am Regler angebracht. Aber wenn Impulse gegeben werden, begrenzt der Fernseher den Hochspannungsimpuls, der über 150 V liegt, nicht und der Regler leitet ihn weiter
Ein Fernseher allein wird wahrscheinlich nicht funktionieren. Es muss entweder Widerstand oder Induktivität oder beides vorhanden sein, damit es seine Arbeit richtig erledigen kann.
Wenn aufgrund einer schlechten Anordnung in Reihe mit dem TVS viel Induktivität vorhanden ist, kann das TVS die Spannung auf der anderen Seite der parasitären Induktivität auf keinen Fall klemmen. Können Sie quer durch das TVS-Gerät messen, wo die Leitungen oder Pads in das TVS-Paket eintreten? Wenn es dort und nicht nachgeschaltet klemmt, wissen Sie, dass Sie zu viel Induktivität in Reihe mit dem Gerät haben.
ja danke @JohnD . Ich kann das machen. Ich werde es testen und das Ergebnis hier posten. Laut Datenblatt wird keine parasitäre Induktivität in der TV-Diode erwähnt.
@JohnD. Die TVS-Diode klemmt den Hochfrequenzimpuls, wenn ich direkt darüber gemessen habe. Aber wenn ich es auf der Platine montiere, klemmt es den Puls nicht. Ich denke, es gibt eine Induktivität auf der Platine, die verhindert, dass sie festgeklemmt wird. Ich habe versucht, eine Induktivität (1500 uH) vor der TVS-Diode in Reihe zu schalten. Dann klemmte es den Puls. Wie berechne ich die genaue Induktivität, die für eine erfolgreiche Klemmung erforderlich ist? Würde eine große Induktivität andere Probleme in meinem System verursachen?
@mic Sie sollten keinen großen Induktor brauchen, nur vielleicht etwas >> als den Wert der parasitären Induktivität, der wahrscheinlich eine Anzahl von Nanohenry beträgt. Ich würde denken, dass 1uH oder weniger ausreichen würden. Stellen Sie sicher, dass der Induktor nicht mit Ihrem Gleichstrom gesättigt ist, und stellen Sie sicher, dass der Strom fließen kann, wenn der Eingang getrennt ist. (Könnte eine Diode über der Induktivität sein, die normalerweise in Sperrrichtung vorgespannt ist.)
Haben Sie auch einen MOV für eine höhere Stromklemmfähigkeit in Betracht gezogen? Beachten Sie, dass ein MOV bei anhaltender Überspannung Feuer fangen könnte, daher wird eine träge Sicherung in Reihe am Stromeingang empfohlen. Basteln Sie auch mit einer Netzdrossel und/oder einer Gleichtaktdrossel. Beides hilft dabei, jegliches Leistungsrauschen herauszufiltern und die Zuverlässigkeit der Schaltung zu erhöhen. Aber wenn das Netzteil diese Spitzen erzeugt, sollten Sie dann nicht versuchen, diese Ursache des Problems zu beheben, anstatt sich selbst um die Spitzen zu kümmern? Ein Netzteil sollte keine Spannungsspitzen erzeugen.
Was war Ihre endgültige Lösung dazu? Irgendwelche Ergebnisse, die Sie teilen können?
Unter Verwendung der Trial-and-Error-Methode betrug der gewählte Induktor 7,5 uH. Außerdem haben wir am Ausgang des Reglers eine ultraschnelle Low-Drop-Schottky-Diode verwendet.

Antworten (2)

Sehr oft beträgt die parasitäre Impedanz zwischen den Leitungen und der Diode einige Nanohenry. Dies wird durch die Länge der Diodenleitungen verursacht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Impedanz verlangsamt die Reaktion der TVS-Diode um Nanosekunden, sodass der transiente Impuls passieren kann.
Sie können eine TVS-Diode mit sogenanntem „Durchflussdesign“ verwenden, bei dem Sie Schiene und Masse durch dasselbe Gehäuse führen müssen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies erfordert natürlich ein geeignetes PCB-Design.

Dies ist die TVS-Diode, die ich jetzt verwende. Link Ich habe die TVS-Diode direkt auf die Pins gelötet. Ich arbeite mit einer vorhandenen Platine. Ich versuche, einen Fix anzuwenden. Wird das Problem hier durch Hinzufügen eines Kondensators parallel zur Diode gelöst? .( der Induktivität entgegenwirken)
Ich habe es gerade in einem ähnlichen Beitrag hier gelesen. Ich habe hier auch einen Artikel über die Überwindung der Probleme mit parasitärer Induktivität gefunden .
@mic ist möglicherweise kein Kondensator, aber es wird interessant sein, eine Induktivität von 100 bis 470 μH (bei Nennstrom) nach der Diode in Reihe mit der Stromversorgungsschiene Ihres Unterschutzgeräts hinzuzufügen, um nur die Anstiegszeit des transienten Impulses zu verlangsamen und schließlich durch Shunt absorbiert werden. Ich habe diesen Vorschlag nicht getestet
@ GR Tech soll es vorher oder nachher sein? Sollte es laut Doc nicht vor der Diode sein?

Um den Transienten zu umgehen, müssen Sie einen Kondensator von verwenden

1.6 μ f   ( Ö r   l a r g e r )
parallel zur Diode.

Es gibt bereits einen Kondensator in der Schaltung. Der 470uf-Kondensator liegt parallel zur TV-Diode. Gibt es auch eine Berechnung zur Bestimmung des Wertes des Kondensators?
Dies ist nicht immer eine Möglichkeit. Sie können die Kapazität nicht einfach herunterschrauben, um die Transienten zu verringern, was ist mit einem Kommunikationsbus? Silizium-TVS sind in Ordnung, solange sie die richtige Größe haben und mit geeigneten Steuerdioden (falls erforderlich) korrekt platziert sind.
@mic: Obwohl Sie bereits 470uf über der Diode haben, sind sie aus irgendeinem Grund nicht gut darin, hochfrequentes Rauschen zu unterdrücken. Probieren Sie eine Keramik mit etwa 2 uf und der entsprechenden Spannung aus.
Überspannungsschutzdiode erfüllt ihre Aufgabe nicht
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