최적화된 고전력 버스 보호를 통해 납땜 감소

스루홀 설계를 사용하는 고밀도 직접 전류(DC) 버스 전력 보호를 실현하려면 제조 공정 동안 두 가지 납땜 작업이 필요합니다. Bourns Inc.의 DFN(Discrete flat no-leads) 패키지 과도 전압 억제(TVS) 다이오드는 표면 실장 설계를 활용하므로, 고전력 보호 부품을 사용하는 최신 설계에 대한 하단 납땜 작업이 필요 없습니다.

시스템에 대한 전력 보호를 제공하려는 경우 회로 부품에 어떠한 잠재적 위협이 존재하는지 결정하기 위해 철저한 검사가 수행됩니다. 전력 TVS(PTVS) 부품 또는 전압 클램프 장치의 경우 다이오드의 정격은 서지 전압이 발생하는 시간 길이와 처리 가능한 독립 발전기(IPP)의 최대 전류에 의해 결정됩니다. 전압의 진폭을 줄이면서 전류를 전도하는 것은 서지 시간이 완전히 끝나기 전까지 매우 중요합니다.

전력선 과도 현상, 모터 아크, 낙뢰, 정전기 방전(ESD)으로 발생할 수 있는 과도 전압으로부터 보호를 보장할 경우 손상된 필수 부품을 수리 및 교체할 필요가 없습니다.

회로 보호 분야의 세계적 선도업체인 Bourns는 광범위한 과전압 및 과전류 보호 부품(예: 저 정전 용량 보호)을 제공합니다.

상시 경계, 필수 부품 상시 보호

전력 보호 부품의 필요성은 결함이 발생하여 필요성이 확인되지 않는 한 완벽하게 작동할 때에는 주목을 받지 못합니다. 그러나 보호는 적절해야 하며, 그렇지 않을 경우 시스템의 취약성이 계속 이어져 심각한 손상의 가능성이 존재합니다. 다운타임이 발생하거나 유지보수 요청이 필요한 경우 많은 비용이 들 수 있습니다.

AC 및 DC 전원 공급 장치 시스템을 사용하는 텔레콤은 간접적 낙뢰와 전력선 서지와 같은 이벤트로부터의 보호가 항상 필요합니다.

Bourns의 DFN 패키지 PTVS 장치는 다양한 신호 레벨 및 전력 회로에 대한 최적의 효과적인 보호를 지원하는 여러 기능을 제공합니다.

PTVS2-058C-H는 ROHS3을 준수하는 표면 실장, 범용 PTVS 계열 다이오드입니다(그림 1). 2kA, 8/20µs 서지 용량을 지원하는 이 다이오드는 22V ~ 86V의 반복 스탠드오프 전압과 양방향 TVS를 제공합니다. 낙뢰와, 유도성 및 과도 서지에 대해 최대 정격 한계까지의 고전력 DC 버스 보호 및 회복력을 갖춘 PTVS2-058C-H는 최고의 고전류 TVS 다이오드 중 하나입니다.

그림 1: PTVS2-058C-H PTVS 계열 다이오드는 다양한 온도 범위에서 뛰어난 성능을 제공합니다(이미지 출처: Bourns).

작업 용어 정의

TVS 다이오드를 살펴볼 때 두드러진 특정 용어가 있으므로 기본 사항을 학습하면 적절한 보호 부품을 훨씬 쉽게 찾을 수 있습니다.

• 피크 펄스 전류(IPP): 다이오드가 손상 없이 처리할 수 있는 최대 서지 전류.
• 클램프 전압(VC): 지정된 IPP에 대해 보호 회로 양단 간 최대 전압.
• 반복 역방향 스탠드오프 전압(VWM): 정규 작동 전압 임계값. 최대 작동 피크 전압이라고도 합니다. 다이오드에 인가된 전압은 회로 보호로 인해 고임피던스 TVS 다이오드에서 제공되는 임계값보다 작습니다.
• 항복 전압(VBR): TVS 다이오드가 지정된 전류를 전도하기 시작하는 임계값. 보호되는 집적 회로에 대한 최대값을 초과해서는 안 됩니다.

다양한 수준의 보호 요구

잠재적 결함 문제를 해결할 때에는 항상 옵션이 있기 마련입니다.

일반적으로 회로에는 여러 유형 및 수준의 보호가 필요합니다. 또한, 두 개 수준 이상의 입력 전압 과도 보호가 필요한 회로의 경우 부품 기능의 조정을 통해 부품이 최적의 성능을 달성하도록 향상된 수준의 방어를 제공할 수 있습니다.

클램프 부품인 PTVS 다이오드는 시동 및 유도성 과도 전압을 억제하여 전압이 사전 설정된 수준을 초과하지 않도록 방지하며, 클램프 기능은 과전압 상황이 지나가면 해제됩니다. TVS 클램프는 실리콘 양극 접합입니다. TVS 클램프는 제너 다이오드와 유사하지만 역방향 항복 전압을 견디므로 상대적으로 짧은 과도 이벤트를 소멸시킬 수 있습니다.

클램프 TVS는 서지가 통과할 때까지 자체적으로 낮은 전압 값을 유지하는 크로바 부품과 구별됩니다.

실리콘과 함께 양방향 반도체 전압 과도 억제기인 금속 산화물 배리스터(MOV)를 활용하여 클램프를 구성할 수 있습니다. 일반적으로 이 장치를 통과하는 전류가 증가하면 장치 양단의 전압도 상승합니다. PTVS 다이오드와 비교하여 MOV는 초기의 단기간 피크 이후 전류가 계속적으로 증가함에 따라 전압이 더 낮아지고 그 상태가 계속 유지되도록 합니다. 또한, PTVS 다이오드는 동일한 서지 전류에 대해 MOV보다 훨씬 낮은 클램핑 전압을 가집니다.

ESD9B 계열에 속하는 표면 실장형 ESD9B5.0ST5G 다이오드(그림 2)는 낮은 누설, 빠른 응답 시간, 뛰어난 클램프 성능으로 전자기 방전(ESD)으로부터 민감한 부품을 보호하도록 설계되었습니다. 이 장치는 작은 크기 덕분에 기판 공간이 매우 중요시되는 휴대폰, MP3 플레이어 및 수많은 휴대용 응용 제품에 매우 적합합니다.

그림 2: 1.0mm x 0.60mm의 작은 본체 크기와 0.4mm의 낮은 본체 높이를 가진 onsemi ESD9B5.0ST5G는 오늘날의 소형화된 부품에 이상적입니다(이미지 출처: Bourns).

적합한 다이오드를 선택하는 방법

대부분의 PTVS 다이오드 제조업체는 규격서에 일반적인 선택 지침을 포함시킵니다. 다이오드를 선택할 때는 일반적으로 전기 보호가 필요한 회로의 특성과 회로의 테스트 표준이 가장 중요합니다. 가장 많이 인용되는 표준은 IEC 61000-4-5입니다.

PTVS 다이오드를 선택할 때 스탠드오프 전압이 응용 제품의 예상 작동 전압보다 높은 다이오드를 고려하세요. 보호선을 따라 모든 장치의 절대 최대 전압 정격을 구하고 최대 클램프 전압이 이보다 낮은 다이오드를 선택하세요.

과소 평가된 다이오드 또는 최대 전류에 대해 설계되지 않은 다이오드는 서지 이벤트 발생 시 고장이 발생하여 회로를 파괴할 수 있습니다. '최악의 경우를 예상하라'는 격언을 기억하고 지정된 피크 전류 IPP가 모든 상황에서 예상된 피크 전류를 안전하게 초과하는지 확인하면 잠재적 고장과 중요한 회로에 대한 손상을 회피하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.

PTVS 다이오드 및 포트 보호

PTVS 다이오드는 전력 포트와, 전원 공급 장치의 출력 및 전력 입력(특히 두 개의 기능이 멀리 떨어져 있는 경우)을 보호하는 데도 이상적입니다.

전력 연결선, 이더넷을 통한 전력 공급(PoE), 전력 소싱 장비(PSE), 전력 전달(PD)에 대한 원격 작동에서 서지 이벤트에 노출된 경우 RJ-45 포트 커넥터의 연결을 보호해야 합니다. 이를 위해, 5G 스몰셀의 48V 서지 보호를 포함하여 60V의 최대 텔레콤 및 PoE 공급 전압을 보호하기 위한 장치를 사용할 수 있습니다.

Bourns는 24V 텔레메트리 시스템 및 산업 제어에 효과적인 PTVS1-026C-H(1kA용) 및 PTVS2-026C-H(2kA용)와 같은 다이오드를 통해 정확히 이러한 요구 사항을 충족하는 표면 실장 DFN 패키지를 제공합니다.

결론

과도 전력, 모터 아크, 전자기 방전, 낙뢰는 모두 필수 전기 회로를 손상시킬 수 있는 실질적인 위협을 야기합니다. Bourns, Inc.에서 제공하는 것과 같은 서지 보호 다이오드를 통해 적절한 보호 계층을 활용하는 것은 생산 및 서비스 다운타임은 물론 비용이 많이 드는 수리 및 교체를 방지하는 데 필수적입니다.

회로 보호 분야의 세계적 선도업체인 Bourns는 광범위한 과전압 및 과전류 보호 부품(예: 저 정전 용량 보호)을 제공합니다.