過渡電圧抑制ダイオードが機能しない

21V DCで動作し、最大3Aの電流が流れる回路があります。サージ耐性テストであるIEC 61000-4-4および61000-4-5規格でテストする必要があります。

私は、ユニットの電源にUL認定のスイッチモード電源を使用しています。電源は実際には21V（約+/- 150V）を超えるサージを放出します。

したがって、サージから保護するために、回路にTVSダイオードSMLJ22CABCT-NDを挿入しました。このダイオードの応答時間は約5ピコ秒です。しかし、サージテストで与えられるパルスは2KVの8/20μsパルスです。これにより、図に示すように電源がサージを出すようになります。画像を見るとわかるように、出力は数マイクロ秒間変化します。ここに画像の説明を入力してください TVSダイオードの後の電源からのDC出力

TVSダイオードが高電圧を抑制していないのはなぜですか。この過電圧により回路が損傷しました。

電源回路図を以下に示します。

回路には多くの保護がありません。21Vは別のインターフェースで使用されます。新しい回路基板を設計するのではなく、これに対する修正を見つける必要があります。

回路図

IEC 61000-4-5 のテスト回路が標準です。

ライブおよびニュートラル全体で1KV。ライブとアース、ニュートラルとアース全体で2KV（詳細な説明）

— マイク
ソース

テスト設定の回路はありますか？

— スプーン2014

スプーンが言うようにあなたの回路を見てみましょう、しかしそれは非常に良い電源のように聞こえません-または何か他のものが起こっています。

— Spehro Pefhany 2014

— ええ

デカップリングコンデンサーや直列インダクター/ビーズを含む完全な電力調整回路を見せてください。あなたが持っているのがTVSだけなら、それがあまり効果的でないのも不思議ではありません。

— Dave Tweed 2014

テレビだけではおそらく機能しません。適切に機能させるには、抵抗かインダクタンス、またはその両方が必要です。

— エリックフリーゼン14

回答:

多くの場合、ラインとダイオードの間の寄生インピーダンスはいくつかのナノヘンリーです。これは、ダイオードリードの長さに起因します。

ここに画像の説明を入力してください

このインピーダンスにより、TVSダイオードの応答がナノ秒遅くなり、過渡パルスが通過する可能性があります。
レールとグラウンドを同じパッケージに通す必要がある、いわゆる「フロースルーデザイン」でTVSダイオードを使用できます。

ここに画像の説明を入力してください

もちろん、これにはPCBの適切な設計が必要です。

— GR Tech
ソース

これが今使っているTVSダイオードです。linkピンにTVSダイオードを直接はんだ付けしました。既存のPCBを使用しています。修正を適用しようとしています。ダイオードに並列にコンデンサを追加すると、ここで問題が解決しますか？。（インダクタンスを打ち消す）

— マイク

私はここの同様の投稿でそれを読んだだけです。ここでは、寄生インダクタンスの問題を克服することについての記事も見つけました。

— マイク2014

@micはコンデンサではないかもしれませんが、過渡パルスの立ち上がり時間を遅くするために、ダイオードの後に100〜470μH（定格電流で）、インダクターを保護デバイスの電源レールと直列に追加することは興味深いでしょうそして最後にシャントに吸収されます。私はこの提案をテストしていません

— GR Tech

@ GR Techは前か後か？博士によれば、それはダイオードの前ではないのですか？

— マイク2014

1.6 μ f （ o r l a r g e r ）

$1.6 \mu f \text{ }(or\text{ }larger)$

— ギル
ソース

回路にはすでにコンデンサーがあります。470ufコンデンサはTVSダイオードと並列です。また、コンデンサの値を決定するために必要な計算があります

— マイク2014

これは常に可能であるとは限りません。静電容量を下げてトランジェントをスルーすることはできません。通信バスではどうですか？シリコンTVSは、サイズが正しく、適切なステアリングダイオード（必要な場合）で正しく配置されている限り問題ありません。

— JonRB

@mic：ダイオードの両端にすでに470ufがある場合でも、何らかの理由で高周波ノイズの抑制には向いていません。適切な電圧の2 uf前後のセラミックを試します。

— ギル2017