Czym jest dioda TVS
Dioda TVS (Transient Voltage Suppressor) to szybki ogranicznik przepięć, pracujący w trybie lawinowym i przeznaczony do klamrowania krótkotrwałych impulsów napięciowych. Wyróżnia się wersje jednokierunkowe i dwukierunkowe, dobierane do charakteru chronionej linii. Kluczowe parametry obejmują napięcie pracy wstecznej VRWM, punkt przebicia VBR, napięcie klamrowania VC przy prądzie impulsowym IPP, moc impulsową PPP (np. 600 W/1500 W w teście 10/1000 µs), prąd upływu IR, pojemność C oraz odporność na powtarzalne udary. W odróżnieniu od warystora TVS działa praktycznie natychmiast (ns), ma stabilniejsze parametry i lepszą precyzję klamrowania, lecz zwykle niższą energię całkowitą. Dobór wymaga pozostawienia marginesu między VRWM a napięciem nominalnym linii oraz uwzględnienia profilu impulsów (8/20 µs, 10/1000 µs), impedancji źródła zakłóceń i dopuszczalnej pojemności obciążającej sygnał.
Dioda TVS w lodówkach
W modułach sterujących lodówek diody TVS chronią linie niskonapięciowe (5 V/12 V), interfejsy czujników, magistrale komunikacyjne oraz wyjścia sterujące przed przepięciami komutacyjnymi i zakłóceniami sieci. Stosowane są również po stronie wtórnej zasilacza impulsowego, a w wersjach wysokiego napięcia — przy przekaźnikach i triakach sterujących obciążeniami. Skuteczność zależy od krótkich ścieżek do masy, właściwej topologii powrotu prądu oraz współpracy z filtrem EMI i warystorem. W zestawieniach przypadków opisywane są zależności między doborem VRWM/VC a stabilnością pracy elektroniki; analizy i pomiary praktyczne wykonuje i gromadzi m.in. doświadczony technik z serwisu AGD w Olsztynie. Omawiane są tam typowe lokalizacje TVS-ów, objawy ich degradacji i wpływ pojemności na linie sygnałowe.
Objawy uszkodzeń
Brak startu modułu, niestabilne napięcia pomocnicze, częste restarty, błędy komunikacji z czujnikami, nagrzewanie rezystorów w torze oraz widoczne przebarwienia w okolicy elementu. Przy zwarciu TVS pojawia się przeciążenie zasilacza/błąd zabezpieczeń; przy przerwie — spada odporność na impulsy i rośnie podatność na zakłócenia.
Diagnostyka i pomiary
Weryfikacja elementu
Pomiar prądu upływu przy VRWM, sprawdzenie napięcia klamrowania na krótkim impulsie, kontrola zwarcia/przerwy i ocena temperatury podczas testu obciążeniowego. Oględziny PCB pod kątem pęknięć obudowy i śladów termicznych.
Ocena układu towarzyszącego
Weryfikacja filtrowania, warystora w torze sieci, prowadzenia masy i długości ścieżek do punktu uziemienia. Sprawdzenie kompatybilności pojemności TVS z pasmem chronionych magistral (I²C, 1-Wire, wejścia ADC).
Parametry przykładowych diod TVS
| Seria/Model | Typ | VRWM | VC @ IPP | PPP | Pojemność (typ.) | Zastosowanie |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SMBJ5.0A | Jednokier. | 5.0 V | ~9.2 V @ 43 A | 600 W (10/1000) | ~700 pF | Linie 5 V, ogólne |
| SMBJ12CA | Dwukier. | 12 V | ~19.9 V @ 30 A | 600 W (10/1000) | ~500 pF | Linie 12 V, I/O |
| ESD9B5V | Jednokier. | 5.0 V | ~9–11 V @ 2–5 A | ESD (niskie) | < 10 pF | Magistrale szybkie |
| SMDJ58A | Jednokier. | 58 V | ~95 V @ 15 A | 1500 W (10/1000) | ~1500 pF | Tory przekaźników |
Uwagi eksploatacyjne
Efektywność ochrony rośnie przy minimalnej indukcyjności łączeń i możliwie bliskim umiejscowieniu TVS względem złącza/źródła zakłóceń. Należy utrzymywać zapas między VRWM a napięciem roboczym i weryfikować pojemność na liniach wrażliwych. Wymiana na inny typ bez przeliczeń może zwiększyć tętnienia, wydłużyć czasy narastania sygnałów lub osłabić ochronę przed udarami.