Hallo, ich habe am Ausgang einer Verstärkerschaltung (siehe Anhang) eine kleine bidirektionale TVS-Diode gegen GND geschaltet als ESD-Schutz für die restliche Schaltung, weil der Ausgang vom Endbenutzer berührbar ist. Der Ausgang muss gleichspannungsfrei sein. Für eine Fehlerbetrachtung bin ich die Möglichkeiten durchgegangen, was passiert, wenn die Diode 1.) zum Kurzschluss wird, 2.) hochohmig wird, 3.) wenn sie degradiert und z.B. zu viel Leckstrom zieht. Die möglichen Failure Modes habe ich aus der Application Note von Vishay: https://www.vishay.com/docs/88440/failurem.pdf Leider ist hier nur die Rede von unidirektionalen TVS-Dioden. So eine bidirektionale Suppressordiode besteht ja im Ersatzschaltbild aus zwei antiseriell geschalteten Z-Dioden. Meine Frage ist: Gibt es folgenden Speziallfall der Fehlerart 3? Und zwar dass eine der Dioden mehr oder weniger zum Kurzschluss wird, die andere aber noch intakt ist? Dann würde die bidirektionale TVS-Diode sich wie eine unidirektionale Diode verhalten. Dann fungiert das Ganze als Klemmschaltung: https://de.wikipedia.org/wiki/Klemmschaltung_(Nachrichtentechnik) und ich habe Gleichspannung am Ausgang, was es unbedingt zu vermeiden gilt. Wie wahrscheinlich ist das? Wenn der ESD-Puls so viel Energie hat, dass sich ein Loch in den Chip brennt, würde ich erwarten, dass quasi immer das Ergebnis ein kompletter Kurzschluss wäre. Hat jemand von Euch eine Einschätzung dazu? Beste Grüße, Third Eye
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Der Hersteller sollte seine Bauteile am besten kennen. Also einfach den FAE des Herstellers fragen oder eine Frage im Forum des Herstellers platzieren.
Und insbesondere den konkreten Typ der Diode benennen.
Third E. schrieb: > Meine Frage ist: Gibt es folgenden Speziallfall der Fehlerart 3? Und > zwar dass eine der Dioden mehr oder weniger zum Kurzschluss wird, die > andere aber noch intakt ist? Sehr unwahrscheinlich. > Dann würde die bidirektionale TVS-Diode sich wie eine unidirektionale > Diode verhalten. Dann fungiert das Ganze als Klemmschaltung: > https://de.wikipedia.org/wiki/Klemmschaltung_(Nachrichtentechnik) > und ich habe Gleichspannung am Ausgang, was es unbedingt zu vermeiden > gilt. Geht dann die Welt unter? Oder entsteht ein schwarzes Loch? > Wie wahrscheinlich ist das? Extrem gering. > Wenn der ESD-Puls so viel Energie hat, dass sich ein Loch in den Chip > brennt, würde ich erwarten, dass quasi immer das Ergebnis ein kompletter > Kurzschluss wäre. Das sagen auch die meisten Datenblätter. Mit ESD-Pulsen bekommt man normale TVS-Dioden selten kaputt, dazu fehlt die Energie. Bestenfalls mit Surge-Pulsen, da ist mehr Dampf dahinter.
Third E. schrieb: > Meine Frage ist: Gibt es folgenden Speziallfall der Fehlerart 3? Und > zwar dass eine der Dioden mehr oder weniger zum Kurzschluss wird, die > andere aber noch intakt ist? Wenn der Leckstrom der einen Diode zum Tragen kommt, ist die andere in Durchlassrichtung. Der Fehler unterscheidet sich also nur unwesentlich von dem einer unidirektionalen, die die Spannung in Sperrrichtung bekommt.
Danke für eure Hinweise. Dann sind vermutlich meine Bedenken unbegründet. Dennoch werde ich mal den Hersteller anschreiben, wie der den Fall sieht. Am Ausgang meiner Schaltung hängt als Last eine Komponente, deren Elektrochemie keinen Gleichstrom mag. Ein kompletter Kurzschluss der ESD-Schutzdiode würde also der empfindlichen Last nichts ausmachen, da es nur noch 0 Volt gibt, eine hochohmig gewordene ESD-Diode würde zwar keinen Schutz meher bieten, aber es würde erst mal nichts passieren. Nur Gleichstrom wäre schlecht. Ich bin auch nur darauf gekommen, weil bei Leistungsschaltungen mit Triacs der "Diode Failure Mode" gerne betrachtet wird. In dem Fehlerfall fungiert der Triac als Diode und die AC-Last sieht pulsierenden Gleichstrom. Da ist aber das Gefahrenpotential ggf. größer. Nicht auslösender FI-Schutzschalter und ähnliche Späße.
Third E. schrieb: > Danke für eure Hinweise. Dann sind vermutlich meine Bedenken > unbegründet. > Dennoch werde ich mal den Hersteller anschreiben, wie der den Fall > sieht. Im Datenblatt siehst Du ja schon, was die Diode kurzzeitig aushält, ohne dass sich die Frage eines Ausfalls überhaupt stellt. Ich glaube, ich hatte noch keine TVS-Diode vor der Nase, die ohne schwere Misshandlung (z.B. Fremdspannung aus leistungsfähigem Netzteil) kaputtgegangen wäre. Je nachdem, was Du da verstärkst, solltest Du aber die parasitäre Kapazität der Diode im Hinterkopf haben.
Third E. schrieb: > So eine bidirektionale Suppressordiode besteht ja im Ersatzschaltbild > aus zwei antiseriell geschalteten Z-Dioden. Die eine zenert, die andere leitet. Bei umgekehrter Polung umgekehrt. > Meine Frage ist: Gibt es folgenden Speziallfall der Fehlerart 3? Und > zwar dass eine der Dioden mehr oder weniger zum Kurzschluss wird, die > andere aber noch intakt ist? Ja. Ein ESD-Puls kann Dir den zenernden PN-Übergang zerhauen, während der leitende diodig bleibt. Damit hätte die TVS in die eine Richtung Leckstrom und in die andere normale Funktion. Die IEC 62380 hat da keine Meinung zu. Bei solid state TVS verweisen sie auf low power diodes, und dort steht 70% open, 20% short, 10% drift. Du musst das Szenario also speziell für Deinen use case betrachten. Mit welchen ESD-Pulsen ist zu rechnen, wofür ist die TVS ausgelegt? Wenn die theoretisch ausreicht (und natürlich die ESD-Tests mit 20% Reserve bestanden wurden), dann kannst Du die Wahrscheinlichkeit ausreichend klein ansetzen.
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