Se deben evitar los sobretensiones y picos de corriente en muchas áreas de la electrónica; numerosas leyes y regulaciones en los diversos países de destino especifican la seguridad del producto en términos explícitos. Los componentes de protección de sobretensión correspondientes también pueden reducir la tasa de fallos, así como los costos de mantenimiento y reparación. El artículo de aplicación publicado por Rutronik explica los principios clave de protección y las diferentes características de los componentes de la cartera de Yageo.
Descargas estáticas y sobretensiones (transitorios) pueden destruir circuitos. Si se aplica a un circuito un voltaje de sobretensión que excede el voltaje de funcionamiento permitido de un CI, puede dañar permanentemente el CI.
Para sujetar estos transitorios dañinos, es decir, para desviarlos al potencial de tierra, protegiendo así el CI, hay disponibles varios componentes para protección contra sobretensiones. Estos incluyen diodos MOV (Varistores de Óxido Metálico) y TV (Supresor de Voltaje Transitorio), GDTs (Tubos de Descarga de Gas) o ESDs (Diodos de Descarga Electrostática).
La figura 1 proporciona una descripción esquemática de los diversos tipos de equipos de protección y niveles para circuitos electrónicos. El principio que se requiere aquí es el uso de múltiples elementos de protección para desviar las sobretensiones y sobrecorrientes transitorias. Componentes como MOV, GDT, SPG (Protectores de Separación de Chispas) y TSS (Supresores de sobretensión de Tiristores) sirven como la forma principal de protección contra sobretensiones. Los televisores y los componentes ESD proporcionan el efecto protector secundario. Los PPTC (Termistores Poliméricos de Coeficiente de Temperatura Positivo) actúan como protección contra sobrecorriente y como desacopladores, mientras que los NTCS (Termistores de Coeficiente de Temperatura Negativo) se utilizan para suprimir sobrecorrientes.
Los varistores obtienen una puntuación alta gracias a su corto tiempo de respuesta
Debido a su tiempo de respuesta muy corto, los varistores se utilizan en numerosas aplicaciones para sujetar sobretensiones transitorias de menos de 20 ns. Los más conocidos son los Varistores de óxido metálico (MOV). Esto se debe a que son capaces de absorber sobretensiones, y tensiones significativamente más altas que los diodos de TV.
Los MOV se fabrican principalmente a partir de óxido de zinc. Ofrecen un amplio rango de voltaje de 18 a 1800 V, y para sobretensiones de hasta 70 kA, en algunos casos incluso más. Los MOV de Yageo están disponibles con certificación de seguridad según UL/TÜV/VDE(CSA/CQC) y para temperaturas de funcionamiento de -40 a +105°C y de -40 a +125°C. Sus valores Ipp van desde varios cientos de amperios hasta varias docenas de kiloamperios, y tienen formas de pulso de 8/20 µs. En este caso, el valor VBR es bidireccional y simétrico.
Por esta razón, estos MOV son ampliamente utilizados en fuentes de corriente alterna, líneas de señal y disyuntores, controladores LED o sistemas de medición inteligente. Los diámetros de rotor de 5 a 53 mm permiten seleccionar fácilmente el componente correcto para cada una de estas aplicaciones. Yageo también ofrece varistores TMOV como una solución especial. Al combinar un Varistor de Óxido metálico y un NTC, pueden limitar de manera efectiva tanto las corrientes como las sobretensiones.
La desventaja de los MOV es que, a diferencia de los diodos de TV, pueden envejecer. Esto significa que sólo tienen una vida útil limitada, dependiendo de los transitorios que absorben. Para mitigar este efecto, se utilizan típicamente en serie con GDT o AAP.
Los diodos de TV garantizan un bloqueo rápido unidireccional o bidireccional
Los diodos de TV, también conocidos como diodos supresores, TVP (Protectores de Voltaje Transitorio), ABD (Diodos de Ruptura de Avalanchas) o BOD (Diodos de ruptura), pueden sujetar picos de sobretensión dentro de un rango seguro de picosegundos y restringirlos a un valor seguro para proteger el circuito de daños. Estos son los componentes con el mejor comportamiento de sujeción entre la Imagen 3: El principio de funcionamiento de un diodo TV paralelo a la carga uso de componentes de protección en aplicaciones clave (fuente: Yageo) los diodos de protección y están conectados en paralelo a la carga a proteger (Figura 2).
Las principales ventajas de los diodos TVS son su corto tiempo de respuesta y baja capacitancia y su capacidad para proporcionar protección unidireccional y bidireccional. Como tales, son ideales para suministros de corriente continua, sistemas de seguridad y vigilancia, así como en los sectores de telecomunicaciones y automoción.
Los diodos de TV de Yageo se suministran con certificación de seguridad UL. También están disponibles con calificación de grado automotriz (AEC-Q101) y se destacan por su baja resistencia interna dinámica y sus características de respuesta rápida. Están disponibles para un Pppm de 200 a 30.000 W para pulsos de 10/1000 µs y valores Ipp de 6/10/1620 kA en pulsos de 8/20 µs. Vrem se especifica de 3,3 a 600 V (o superior). Las formas de recinto SMAJ, SMBJ, SMCJ, DO-41, DO-15, DO-201 y otras están disponibles. Gráfico 3 muestra una comparación de las propiedades protectoras de los componentes MOV y TV.
El mercado en crecimiento de la movilidad eléctrica
Aunque los diodos de TV son adiciones relativamente recientes a la cartera de Yageo, el proveedor ha elaborado una hoja de ruta dedicada a los productos de TV con un enfoque en aplicaciones automotrices, de alta potencia y de alta sobretensión. Al ampliar aún más la hoja de ruta y agregar nuevos diseños de carcasas para aplicaciones futuras, Yageo persigue el objetivo declarado de capturar una mayor cuota de mercado en el segmento de componentes de protección, sobre todo en el mercado en crecimiento de la movilidad eléctrica.
Debido a los límites de CO2 más estrictos que entrarán en vigor a partir de 2020, los proveedores están bajo presión para reducir sustancialmente las emisiones de CO2 de su flota de vehículos. Como resultado, el desarrollo de vehículos eléctricos ha aumentado notablemente la velocidad y está previsto que se acelere aún más. La protección contra sobretensiones es esencial tanto para los propios vehículos eléctricos como en el área de la infraestructura de carga. Aquí es donde los diodos de TV con sus características específicas son particularmente adecuados para su uso como componentes de protección de circuitos.
Componentes de protección adicionales
Las matrices de TELEVISORES se ofrecen como dispositivos de protección de descarga eléctrica con tensiones de funcionamiento de acuerdo con los valores aplicables de la tensión de alimentación del CI (2,8 a 36 V). Se suministran con baja capacitancia (por debajo de 1 pF) para interfaces de datos de alta velocidad como HDMI y USB 3.0 en varias formas de carcasa compactas.
Los protectores de separación de chispas (SPG) están disponibles con certificación UL para valores Ipp entre 300 y 3000 A para impulsos de 8/29 µs, así como una sobretensión de chispa de CC de 140 a 5000 V. Ofrecen una resistencia de aislamiento de >100 MΩ combinada con un efecto de bajo envejecimiento y no están polarizados.
Los GDT (tubos de descarga de gas), también con certificación UL / VDE, están disponibles para valores Ipp entre 500 y 100 kA (impulso de 8/20 µs) y encendido por chispa de CC entre 75 y 6000 V (encendido por chispa de impulso hasta 7800 V). Estos GTD ofrecen una resistencia de aislamiento de alrededor de 1 GΩ. Las aplicaciones típicas se encuentran en cables coaxiales y conexiones Ethernet.
Componentes TSS (Supresores de sobretensiones de tiristores) para sistemas de telecomunicaciones y vigilancia, contadores inteligentes, etc. ofrece un Ipp de varios cientos de amperios (impulso de 8/20 µs) y una corriente de fuga baja de entre 1 y 5 µA a una tensión de sobre chispa precisa (VDRM: 6 a 620 V).
Los PPTC (Termistores de Coeficiente de Temperatura Positivo Polimérico) son adecuados para las mismas aplicaciones que los TSS. En condiciones normales de funcionamiento, tienen una resistencia muy baja y no tienen ningún efecto en el circuito a proteger. En consecuencia, se operan en serie al circuito. La velocidad de respuesta de varios milisegundos es bastante baja y es proporcional al valor actual. Ihold está entre 30 mA y 14 A, y Vmax puede ser de 5 a 600 V.
Los termistores de coeficiente de temperatura negativo (NTCS) con su excepcional comportamiento de ciclo térmico estable a largo plazo son ideales para fuentes de alimentación (UPS) y adaptadores de alimentación. Se suministran con diámetros de entre 5 y 25 mm (de 5D a 25D).
Guía de selección
En resumen, la guía de decisión de selección sugerida para los componentes de protección se proporciona en la figura 4. Cuadro de la figura 5. muestra el uso de componentes de protección en aplicaciones impulsadas por sus características y requisitos típicos.
