Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Parameter TVS-Diode


von Dragomiel (Gast)


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Hallo Forum,

ich habe ein Verständnisproblem mit TVS-Dioden. Eine TVS-Diode kann im 
Gegensatz zur Zener-Diode viel Leistung in kurzer Zeit vertragen und 
begrenzt dabei die Spannung auf ein gewisses Maß.
Wenn man sich das Datenblatt jedoch genauer ansieht und vllt mit einem 
Model vergleicht fällt auf, dass die Begrenzungsspannung schnell größer 
wird, wenn der Strom steigt. Ob das Modell nun richtig ist kann man auch 
nicht sagen, da es ja keine Kennlinie gibt.

Ich habe jetzt in diesem Beitrag 
Beitrag "Re: Dimensionierung TVS Diode" gelesen, dass sich 
die Parameter immer nur auf einen Strom beziehen und dass man bei der 
Auswahl vom Hersteller alleingelassen wird.

Für meinen konkreten Anwendungfall möchte ich wissen auf welche Spannung 
eine TVS-Diode begrenzt, wenn ein vorgeschalteter Varistor den Impuls 
nach DIN61000-4-5 auf 1 kV begrenzt.
Da mir jedoch jeglich Kennlinie fehlt und ich dem vorliegenden Modell 
nicht trauen kann, weil ich es nicht verifizieren kann würde ich gern 
wissen wie ihr eure TVS-Diode dimensioniert?

von Teo D. (teoderix)


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von andi (Gast)


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Soweit ich weis werden bei TVS immer 3 Spannungswerte im DB angegeben:

Reverse Standoff Voltage = Keine nennenswerte Durchbruchseffekte bis zu 
dieser SPG

Breakdown Voltage @ irgend ein mA Konstant-Strom = wie bei Zener diode

Clamp Voltage @ irgend ein A Strom mit entpsrechendem, genormten ESD 
Verlauf = max. Spannung in eben diesem "ESD" Fall

von Dragomiel (Gast)


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andi schrieb:
> Soweit ich weis werden bei TVS immer 3 Spannungswerte im DB angegeben:
>
> Reverse Standoff Voltage = Keine nennenswerte Durchbruchseffekte bis zu
> dieser SPG
>
> Breakdown Voltage @ irgend ein mA Konstant-Strom = wie bei Zener diode
>
> Clamp Voltage @ irgend ein A Strom mit entpsrechendem, genormten ESD
> Verlauf = max. Spannung in eben diesem "ESD" Fall

Und damit kann man nichts anfangen. Eine Kennlinie mit einer Spannung 
und einem dazugehörigen Strom wäre hilfreich. Wenn man das Glück hat und 
ein Modell bekommt, kann man das nicht richtig verifizieren. Bei 
Varistoren kann man zu jedem Strom eine Spannung zuordnen und eine klare 
Aussage treffen. Bei TVS-Dioden scheint das also nicht zu gehen.

von MiWi (Gast)


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Dragomiel schrieb:
> andi schrieb:
>> Soweit ich weis werden bei TVS immer 3 Spannungswerte im DB angegeben:
>>
>> Reverse Standoff Voltage = Keine nennenswerte Durchbruchseffekte bis zu
>> dieser SPG
>>
>> Breakdown Voltage @ irgend ein mA Konstant-Strom = wie bei Zener diode
>>
>> Clamp Voltage @ irgend ein A Strom mit entpsrechendem, genormten ESD
>> Verlauf = max. Spannung in eben diesem "ESD" Fall
>
> Und damit kann man nichts anfangen. Eine Kennlinie mit einer Spannung
> und einem dazugehörigen Strom wäre hilfreich. Wenn man das Glück hat und
> ein Modell bekommt, kann man das nicht richtig verifizieren. Bei
> Varistoren kann man zu jedem Strom eine Spannung zuordnen und eine klare
> Aussage treffen. Bei TVS-Dioden scheint das also nicht zu gehen.

Du kannst nix damit anfangen, der Rest der Elektronikentwicklerwelt aber 
schon....

die TVS ist nicht als letzter Schutz vor dem Allerheiligsten sondern 
eine Stufe davor und normalerweise Bestandteil einer Schutzkette.

Da ist es egal ob statt 24V dann zb. 30V anstehen wenn es nötig ist. 
Das, was zu schützen ist kann mit den (zB) 30V so umgehen das es nicht 
destruktiv ist.


MiWi

von Dragomiel (Gast)


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MiWi schrieb:
> Du kannst nix damit anfangen, der Rest der Elektronikentwicklerwelt aber
> schon....
>
> die TVS ist nicht als letzter Schutz vor dem Allerheiligsten sondern
> eine Stufe davor und normalerweise Bestandteil einer Schutzkette.
>
> Da ist es egal ob statt 24V dann zb. 30V anstehen wenn es nötig ist.
> Das, was zu schützen ist kann mit den (zB) 30V so umgehen das es nicht
> destruktiv ist.
>
> MiWi

Wenn du weiter oben mal gelesen hättest, dann würdest du mich verstehen.

Oft werden die Angaben im Datenblatt nicht hinterfragt, sondern einfach 
so hingenommen.

Wenn im Datenblatt eine Clamp Voltage von 713 V bei einem Strom von 0,6 
A steht ist die Aussage des Datenblatts nicht zuverlässig, wenn man es 
mit dem Modell vergleicht. Laut Model bleiben in meinem Fall dennoch 
gute 1000 V Begrenzungsspannung nach der TVS-Diode übrig auch wenn ein 
vorgeschalteter Varistor begrenzt hat.
Was ich damit sagen will ist, dass auf den ersten Blick die 
ausgeschriebenen 713 V wenig erscheinen, aber in der Realität wohl nicht 
zutreffen. Das Modell was ich habe kann ich auch nicht verifizieren, da 
es keine Kennlinie gibt.
Diese Aussagen habe ich auch schon in anderen Beiträgen gelesen.

von Graf Zahl (Gast)


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Guten Morgen,

Ausgelegt wird nach Norm, Standard Pulsformen und Spannung bei maximaler 
Ableitfähigkeit (Impulsleistung). Die Spannungsverläufe sind 
üblicherweise 10/1000ys manchmal noch 8/20ys Standartpulse. Dazwischen 
wird geraten oder getestet. Es besteht keine Notwendigkeit für 
Hersteller  Kennlinien zu generieren.

Es wird wohl nur helfen, die Pulsform in Vergleich mit einer 
Standartpulsform zu bringen und dementsprechend auszuwählen.

Btw, Eine Kennlinien würde nicht reichen, weil das Verhalten Leistungs- 
und Zeitabhängig ist.

Beste Grüße

von Der Andere (Gast)


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Dragomiel schrieb:
> Laut Model

Du solltest vieleicht mal beschreiben was du eigentlich willst.
Geht es dir darum, daß du ein Simulationsmodell einer TVS hast, das 
andere Ergebnisse als die Werte des Datenblatts liefert?

Ein Modell ist nicht die Realität, und wenn das Modell schlecht ist, 
muss man es verbessern oder nicht benutzen.

von Dragomiel (Gast)


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Dragomiel schrieb:
> Für meinen konkreten Anwendungfall möchte ich wissen auf welche Spannung
> eine TVS-Diode begrenzt, wenn ein vorgeschalteter Varistor den Impuls
> nach DIN61000-4-5 auf 1 kV begrenzt.
> Da mir jedoch jeglich Kennlinie fehlt und ich dem vorliegenden Modell
> nicht trauen kann, weil ich es nicht verifizieren kann würde ich gern
> wissen wie ihr eure TVS-Diode dimensioniert?

Der Andere schrieb:
> Du solltest vieleicht mal beschreiben was du eigentlich willst.
> Geht es dir darum, daß du ein Simulationsmodell einer TVS hast, das
> andere Ergebnisse als die Werte des Datenblatts liefert?

Der Andere schrieb:
> Ein Modell ist nicht die Realität, und wenn das Modell schlecht ist,
> muss man es verbessern oder nicht benutzen.

Ein Modell kann ich nur verbessern, wenn ich eine U-I Kennlinie habe. 
Die Hersteller manschen da doch nicht irgendetwas zusammen und verkaufen 
das dann, sondern die sollten doch eigentlich wissen was sie dort 
treiben und die Daten angeben.

Graf Zahl schrieb:
> Dazwischen
> wird geraten oder getestet. Es besteht keine Notwendigkeit für
> Hersteller  Kennlinien zu generieren.

Und das ist das Problem. TVS-Dioden sind weiterentwickelte Z-Dioden, die 
halt etwas schneller sind. Z-Dioden kann man mathematische beschreiben 
und somit könnte man auch TVS-Dioden beschreiben, aber das machen 
Hersteller nicht. Da gibt es drei Werte im Datenblatt und damit soll man 
zurecht kommen und hoffen, dass es irgendwie für meinen Anwendungsfall 
passt?
Einfach nur testen ist doof. Mathematik löst da exakter.

von Mark S. (voltwide)


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Bei TVS-Dioden findet sich zuweilen die Angabe eines Widerstandes - und 
der ist maßgeblich für den Spannungsanstieg über dem Strom.

von Thomas (kosmos)


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Varistoren unterliegen ja bei jedem Durchbruch einem gewissen 
Verschleiß.  Deswegen würde ich da eher drauf verzichten.

von Dragomiel (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> Varistoren unterliegen ja bei jedem Durchbruch einem gewissen
> Verschleiß.  Deswegen würde ich da eher drauf verzichten.

Reifen unterliegen bei jeder Fahrt einer gewissen Alterung. Deswegen 
sollte man auf sie verzichten.

von Mehmet K. (mkmk)


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Dragomiel schrieb:
> Thomas O. schrieb:
>> Varistoren unterliegen ja bei jedem Durchbruch einem gewissen
>> Verschleiß.  Deswegen würde ich da eher drauf verzichten.
>
> Reifen unterliegen bei jeder Fahrt einer gewissen Alterung. Deswegen
> sollte man auf sie verzichten.

Nur mal so hypothetisch davon ausgehend, dass man auf verbaute 
Varistoren genauso einen leichten Zugriff hat wie auf Reifen eines 
Wagens: Man kann also Varistoren allein durch betrachten und befühlen 
auf dessen Zustand schliessen?

von Michael B. (laberkopp)


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Dragomiel schrieb:
> Für meinen konkreten Anwendungfall möchte ich wissen auf welche Spannung
> eine TVS-Diode begrenzt, wenn ein vorgeschalteter Varistor den Impuls
> nach DIN61000-4-5 auf 1 kV begrenzt.

Na, auf 1kV.

Wenn die 1kV nur lange genug mit genügend Stromlieferfähigkeit anliegen, 
geht die TVS einfach kaputt.

Es gehört also ZWINGEND immer eine Quellimpedanz dazu, damit du 
ausrechnen kannst, welcher Strom bei den 1kV noch fliessen wird - dann 
kannst du die Clampingspannung des TVS ausrechnen und ausrechnen wie 
lange sie diese Überspannung aushalten wird bevor sie platzt.

Hast du keine definierte Quellimpedanz, kann ein Widerstand in der 
Zuleitung vor der TVS helfen.

Dragomiel schrieb:
> Und damit kann man nichts anfangen. Eine Kennlinie mit einer Spannung
> und einem dazugehörigen Strom wäre hilfreich. Wenn man das Glück hat und
> ein Modell bekommt, kann man das nicht richtig verifizieren. Bei
> Varistoren kann man zu jedem Strom eine Spannung zuordnen und eine klare
> Aussage treffen. Bei TVS-Dioden scheint das also nicht zu gehen.

Unsinn.

Varistoren sind eher "flexibel". TVS halten ihre Kennlinie deutlich 
besser ein. Und die ist sehr wohl definiert, durch 3 Eckwerte im 
Datenblatt oder  eben ein Spice-Modell.

von Dragomiel (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Varistoren sind eher "flexibel". TVS halten ihre Kennlinie deutlich
> besser ein. Und die ist sehr wohl definiert, durch 3 Eckwerte im
> Datenblatt oder  eben ein Spice-Modell.

Sei bitte so nett und nenn mir die Grundgleichung der TVS-Diode, wo ich 
diese drei Punkte einfügen kann um den Rest der Kennlinie berechnen zu 
können. danke :)

von Graf Zahl (Gast)


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Hallo nochmal,

Schau dir mal die AN4022 von ST an. Vielleicht hilft dir der schon 
angesprochene dynamische Widerstand weiter. Allerdings ist dieser 
abhängig von der Pulsform und auch nicht als absolute "Realität" 
anzusehen ...

Gruß

von Michael B. (laberkopp)


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Dragomiel schrieb:
> Sei bitte so nett und nenn mir die Grundgleichung der TVS-Diode, wo ich
> diese drei Punkte einfügen kann um den Rest der Kennlinie berechnen zu
> können. danke :)

Zwischen VBreakdown und VClamp eine Gerade. Wirst du vielleicht 
hinbekommen.

http://www.vishay.com/docs/88490/tvs.pdf

von Thomas (kosmos)


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Ein platter Reifen heißt aber noch lange nicht Totalschaden des Wagens, 
auf einer Platine kann aber so ein Impuls mehrere IC zugrunderichten.

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