Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überspannungsschutz - SM4T39CAY


von Michl M. (m1xx)


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Hallo zusammen,

ich habe eine Verständnisfrage zu Dioden wie der SM4T39CAY. 
Typischerweise hat diese eine Breakdown Voltage von 38,6 Volt, simuliere 
ich eine Überspannungssituation von 100 Volt und sichere mit der Diode 
eine Last von 100R ab, so steigt die Spannung an meiner Last auf ca. 43 
Volt (siehe Simulation im Anhang). Warum 43 Volt und nicht 38,6 Volt? 
Als Ron der Diode habe ich 0,65 Ohm eingestellt, stellt sich durch den 
Strom von ca. 7,4A ein Spannungsabfall von 4,8 Volt ein, der zusätzlich 
über der Diode abfällt? Ich muss also die Schaltung hinter der Diode 
nicht auf ca. 39 Volt auslegen sondern eher auf 43 Volt?
Beste Grüße
Michi

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
schau dir doch mal die Werte im Datenblatt an.
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/8f/86/c4/c9/63/e2/4c/58/CD00283395.pdf/files/CD00283395.pdf/jcr:content/translations/en.CD00283395.pdf

Die V_BR ist mit max. 40,5V bei I=1mA angegeben.

Für die Schutzfunktion (z. B. bei einem Blitzschlag) sind aber eher die 
zu erwartenden hohen Impulsströme von Bedeutung. Da werden aber je nach 
max. Strom, den man annimmt, deutlich höhere Spannungen angegeben.

Was willst du eigentlich damit erreichen?
Für welche Anwendung und Randbedingungen soll das eingesetzt werden?
Gruß Öletronika

von Michl M. (m1xx)


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Hallo Oeletronika,

ich verwende diese Diode im KFZ-Bereich. Nun baue ich eine neue 
Schaltung für eine Ambiente-Beleuchtung auf. Die Diode wird direkt am 
Eingang meines Steuergeräts zwischen Kl30 und 31 eingesetzt. Mir ist 
aufgefallen dass ich eigentlich relativ wenig über das Bauteil weiß, 
außerdem benötigt es viel PCB Platz... nun war ich am überlegen ob ich 
eine kleinere Lösung dafür finde.
Allerdings verstehe ich immer noch nicht wie die 43 Volt zustande 
kommen. Gut die SM4T39CAY mag in anderen Situationen eine höhere 
Breakedown Spannung haben, ich habe sie aber für LTSpice auf 38,6 Volt 
definiert? Was ja auch funktioniert, denn ab der Spannung beginnt der 
Strom durch die Diode zu fließen...

Viele Grüße
Michael

: Bearbeitet durch User
von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Michl M. schrieb:
> ich verwende diese Diode im KFZ-Bereich.
Da kann es zwar auch viele Störungen mit hohen Spannungen geben, aber 
die werden wohl gegenüber Blitzschlag vergleichsweise geringe 
Energieinhalte haben.

> Nun baue ich eine neue
> Schaltung für eine Ambiente-Beleuchtung auf. Die Diode wird direkt am
> Eingang meines Steuergeräts zwischen Kl30 und 31 eingesetzt.
Was heißt das?
Was für Leitungen? Woher komme die, Wie lang sind die, welche Kabelart?

> Mir ist aufgefallen dass ich eigentlich relativ wenig über das
> Bauteil weiß, außerdem benötigt es viel PCB Platz...
Naja, es sind eben Suppressordioden für den Schutz vor Überspannungen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Suppressordiode

Und viel Platz benötigt diese kleine Bauform eher nicht.
Ich entwickle Geräte (Sensoren) für den industriellen Einsatz und da 
sind diese kleinen Dinger nur für Eingänge an Signalleitungen mit 
verdrillten Leitungen und Schirm ausreichend. Für Stromversorgung (24V) 
werden eher solche Teile eingesetzt (2 Nummern größer):
http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/tvs_diodes/littelfuse_tvs_diode_smcj_datasheet.pdf.pdf

Und selbst solche sind noch mit ausreichend Kühlfläche auf dem PCB 
auszustatten, sonst werden die bei EMV-Prüfungen nicht durchhalten.

> nun war ich am überlegen ob ich
> eine kleinere Lösung dafür finde.
Das kommt sehr auf die Randbedingungen an.

> Allerdings verstehe ich immer noch nicht wie die 43 Volt zustande
> kommen.
Schau dir doch mal die Impulsformen im Datenblatt und die Impulsströme 
an.
Man kann doch nicht erwarten, dass eine Diode bei 100A die gleiche 
Flußspannung hat, wie bei 1A oder nur 1mA (V_BR).

> Gut die SM4T39CAY mag in anderen Situationen eine höhere
> Breakedown Spannung haben, ich habe sie aber für LTSpice auf 38,6 Volt
> definiert? Was ja auch funktioniert, denn ab der Spannung beginnt der
> Strom durch die Diode zu fließen...
Die Frage ist doch: Was willst du schützen und welche max. 
Betriebsspannung wird erwartet?

Wenn du nicht erklären kannst, was du machen willst, bekommst du kaum 
hilfreiche Antworten, max. allg. Hinweise.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Dein Modell für die Suppressordiode ist Murks.

von Michl M. (m1xx)


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Hallo Öletronika,

vielen Dank für deinen langen Beitrag, die Diode erfüllt ISO7637, daher 
habe ich diese auch gewählt... an diesem Punkt habe ich mich einfach auf 
die Norm verlassen ;)

Hallo Hinz,

mein Modell der Diode ist Murks, das ist ein interessante Anmerkung. Ich 
habe es sehr einfach gehalten, die Simulation deckt sich auch mit den 
Grafiken zur ISO7637 im Datenblatt der Diode. Bei meiner Simulation habe 
ich den gleichen Impuls gewählt.

Auch im Datenblatt steigt die Spannung bis ca. 43 Volt (Bild anbei), 
warum ist das so? Warum nicht 38,6?

Viele Grüße
Michael

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Michl M. schrieb:
> vielen Dank für deinen langen Beitrag, die Diode erfüllt ISO7637, daher
> habe ich diese auch gewählt... an diesem Punkt habe ich mich einfach auf
> die Norm verlassen ;)
aber die ISO7637 bezieht sich auf Bordnetze?
Nun bist du doch in einem ganz anderen Anwendungsbereich, oder?

> Auch im Datenblatt steigt die Spannung bis ca. 43 Volt (Bild anbei),
> warum ist das so? Warum nicht 38,6?
Weil die 38,6V bei 1mA spezifiziert sind!

Hast du nun irgendwie ein akutes Verständnisproblem?
Habe ich auch manchmal, aber denke noch mal darüber nach.

Ich habe ja oben schon geschrieben:
Man kann doch nicht erwarten, dass eine Diode bei 100A die gleiche
Flußspannung hat, wie bei 1A oder nur 1mA (V_BR).
Gruß Öletronika

von Michl M. (m1xx)


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U. M. schrieb:
> aber die ISO7637 bezieht sich auf Bordnetze?
> Nun bist du doch in einem ganz anderen Anwendungsbereich, oder?

Doch, KFZ Bordnetz, passt genau ;)

>> Auch im Datenblatt steigt die Spannung bis ca. 43 Volt (Bild anbei),
>> warum ist das so? Warum nicht 38,6?
> Weil die 38,6V bei 1mA spezifiziert sind!

Ok, das hatte ich nicht wirklich mitgenommen. Besten Dank, das sollte 
die Antwort auf meine Frage gewesen sein ;)

Viele Grüße
Michael

von hinz (Gast)


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Michl M. schrieb:
> mein Modell der Diode ist Murks, das ist ein interessante Anmerkung. Ich
> habe es sehr einfach gehalten,

http://www.littelfuse.de/technical-resources/technical-centers/semiconductors-technical-center/spice-models.aspx#question_5

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