Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zum Schutzbaustein TPD2e009


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von Sheriff Silver (Gast)


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Hallo Community,

ich habe eine Frage zum Schutzbaustein TPD2e009 für differentielle 
Signale (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpd2e009.pdf).

Meine Frage ist, was die Dioden bewerkstelligen sollen. Reicht den nicht 
einfach eine Bidirektionale TVS-Diode und wenn der Überspannungsimpuls 
kommt wird dieser durch die TVS-Diode begrenzt?
Hat jemand eine Idee, was die Dioden machen sollen?

Danke

von Elias K. (elik)


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Die unteren beiden Dioden leiten Spannungen kleiner GND ab. Die oberen 
beiden Dioden zusammen mit der Z-Diode in der Mitte leiten größere 
Spannungen ab. (Konkret größer als die Spannung der Z-Diode + 1x 
Diffusionsspannung)

https://de.wikipedia.org/wiki/Suppressordiode
Das 4. Bild zeigt die gleiche Schaltung für nur eine zu sicherende 
Leitung.

von Sheriff Silver (Gast)


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Elias K. schrieb:
> Die unteren beiden Dioden leiten Spannungen kleiner GND ab. Die
> oberen
> beiden Dioden zusammen mit der Z-Diode in der Mitte leiten größere
> Spannungen ab. (Konkret größer als die Spannung der Z-Diode + 1x
> Diffusionsspannung)
>
> https://de.wikipedia.org/wiki/Suppressordiode
> Das 4. Bild zeigt die gleiche Schaltung für nur eine zu sicherende
> Leitung.

Danke für die schnelle Antwort. Ich habe auch schon Schaltungen gesehen, 
wo statt der unidirektionalen TVS-Diode eine bidirektionale verwendet 
wird, wo ebenfalls vier Dioden mit verwendet werden.
Kann man sich bei einer bidirektionalen TVS-Diode die Dioden nicht 
sparen und somit die Begrenzungsspannung reduzieren?

von Falk B. (falk)


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Sheriff Silver schrieb:

> Meine Frage ist, was die Dioden bewerkstelligen sollen.

Die normalen Dioden klemmen (begrenzen) die Eingangsspannung auf 
VCC+0,7V bzw. GND-0,7V. Die Z-Diode schluckt den positiven Strompuls, 
der negative geht direkt nach GND.

Bei richtig fetten ESD-Pulsen mit 10A und mehr geht die Spannung 
natürlich höher, da sind schon mal 10-30V im Nanosekundenbereich drin.

> Reicht den nicht
> einfach eine Bidirektionale TVS-Diode und wenn der Überspannungsimpuls
> kommt wird dieser durch die TVS-Diode begrenzt?

Jain.

> Hat jemand eine Idee, was die Dioden machen sollen?

Die Vorteile dieser Anordnung im Gegensatz zu einer einfachen TVS-Diode 
sind

- deutlich geringere parasitäre Kapazität der Schutzdioden (einstellige 
pF), damit Schutz zun hochfrequenten Signalen möglich. Normale, old 
school TVS_Diode haben große parasitäre Kapazitäten, vor allem bei sehr 
kleinen Spannungen (mehrere nF)
- besserer Schutz mit kleinerer Überspannung auch bei niedrigen 
Betriebsspannungen. TVS-Dioden haben bei kleinen Spannungen unter ca. 7V 
sehr gurkige Kennlinien ohne scharfen Knick, ebenso wie Z-Dioden (was 
sie ja technisch sind, nur mit mehr Pulsbelastbarkeit)


>
> Danke

von Sheriff Silver (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Die Vorteile dieser Anordnung im Gegensatz zu einer einfachen TVS-Diode
> sind
>
> - deutlich geringere parasitäre Kapazität der Schutzdioden (einstellige
> pF), damit Schutz zun hochfrequenten Signalen möglich. Normale, old
> school TVS_Diode haben große parasitäre Kapazitäten, vor allem bei sehr
> kleinen Spannungen (mehrere nF)
> - besserer Schutz mit kleinerer Überspannung auch bei niedrigen
> Betriebsspannungen. TVS-Dioden haben bei kleinen Spannungen unter ca. 7V
> sehr gurkige Kennlinien ohne scharfen Knick, ebenso wie Z-Dioden (was
> sie ja technisch sind, nur mit mehr Pulsbelastbarkeit)

Dieses Argument gilt sicherlich ebenfalls für bidirektionale TVS-Dioden?

von Falk B. (falk)


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Sheriff Silver schrieb:

> Dieses Argument gilt sicherlich ebenfalls für bidirektionale TVS-Dioden?

Ja sicher, das sind praktisch auch nur zwei unidirektionale antiseriell 
geschaltet.

von Sheriff Silver (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Sheriff Silver schrieb:
>
>> Dieses Argument gilt sicherlich ebenfalls für bidirektionale TVS-Dioden?
>
> Ja sicher, das sind praktisch auch nur zwei unidirektionale antiseriell
> geschaltet.

Danke für die Antwort. Auf dem Papier und in der Simulation wird es 
nochmal bestätigt.

von Falk B. (falk)


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Es gibt noch einen deutlichen Vorteil der Lösung mit Dioden + Z-Diode. 
Diese Schutzschaltung hat EXTREM geringe Leckströme im Vergleich zu 
einer einfachen TVS. Denn solange das Eingangssignal im normalen Bereich 
liegt, sperren beide Dioden.

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