TVS دیود چیست؟ نقش آن در حفاظت در برابر نوسانات
زمان مطالعه: در حال محاسبه...
فهرست مطالب
مقدمه
اگر تا به حال دستگاهی الکترونیکی در اثر نوسان ناگهانی برق سوخته باشد، احتمالاً نبود TVS دیود دلیلش بوده! این قطعه کوچک اما حیاتی، همان محافظ نامرئی مدار است که جلوی افزایش ناگهانی ولتاژ و شوک‌های الکتریکی را می‌گیرد.
TVS دیود (Transient Voltage Suppression Diode) نوعی دیود ویژه است که هنگام افزایش ناگهانی ولتاژ، به‌سرعت هدایت می‌کند تا انرژی اضافی را تخلیه کرده و از آسیب به قطعات حساس جلوگیری کند. این قطعه معمولاً در ورودی تغذیه، خطوط ارتباطی و پورت‌های داده (مانند USB یا RS-485) استفاده می‌شود. بر خلاف دیود زنر، TVS دیود برای واکنش بسیار سریع در برابر پالس‌های گذرا طراحی شده و یکی از مؤثرترین راهکارهای حفاظت در برابر نوسانات ولتاژ است.
در ادامه، ساختار، نحوه عملکرد، انواع، نحوه تست و انتخاب این قطعه ارزشمند را به‌صورت جامع بررسی می‌کنیم.
چرا نوسانات برق خطرناک‌اند؟
در مدارهای امروزی، قطعات الکترونیکی مانند میکروکنترلرها، حافظه‌ها، تراشه‌های مخابراتی و سنسورها بسیار حساس‌تر از گذشته‌اند. حتی یک نوسان کوتاه‌مدت در حد چند میکروثانیه می‌تواند عملکرد آن‌ها را مختل کرده یا باعث خرابی کامل شود.
منشأ این نوسانات می‌تواند صاعقه، تخلیه الکترواستاتیکی (ESD)، قطع و وصل بارهای القایی یا حتی سوئیچینگ منابع تغذیه باشد. برای مقابله با این پدیده‌ها، طراحان مدار از دیودهای TVS استفاده می‌کنند که مانند سپر ضربه‌گیر ولتاژ عمل می‌کنند.
TVS دیود چیست؟
TVS (Transient Voltage Suppressor) Diode به معنی “دیود مهارکننده ولتاژ گذرا” است.این قطعه نیمه‌هادی برای محافظت لحظه‌ای در برابر افزایش ناگهانی ولتاژ طراحی شده است.در حالت عادی، TVS دیود مانند یک مدار باز عمل می‌کند و هیچ تأثیری بر سیگنال یا ولتاژ ندارد.اما زمانی که ولتاژ از حد مجاز عبور کند (بیش از ولتاژ شکست دیود)، TVS دیود بلافاصله هدایت کرده و مسیر تخلیه جریان اضافی را به زمین باز می‌کند. پس از رفع نوسان، مجدداً به حالت اولیه بازمی‌گردد.
ساختار داخلی و نحوه عملکرد
TVS دیود از نظر ساختار بسیار شبیه دیود زنر است، اما از نظر سرعت پاسخ و توان جذب انرژی بسیار قوی‌تر عمل می‌کند.
اجزای داخلی اصلی:
پیوند PN یا Zener طراحی‌شده برای شکست سریع
پوشش اپوکسی یا فلزی برای تحمل حرارت و شوک
دو پایه برای نصب موازی با بار یا مسیر سیگنال
زمان واکنش TVS دیود در حد نانوثانیه (ns) است، در حالی که سایر قطعات حفاظتی مانند واریستورها کندتر عمل می‌کنند.
انواع TVS دیود و مقایسه آن‌ها
TVS دیودها در دو گروه اصلی ساخته می‌شوند:
| نوع دیود | ساختار | ولتاژ کاری | قطبیت | کاربرد اصلی | سرعت پاسخ | شکل بسته‌بندی |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Unidirectional | دیود یک‌طرفه | DC | تک‌قطبی | محافظت از تغذیه DC و خطوط توان | بسیار سریع | SMA, SMB, SMC |
| Bidirectional | دو دیود زنر متقارن | AC و سیگنال | دو‌قطبی | پورت‌های داده، خطوط ارتباطی، USB، RS-485 | بسیار سریع | SMBJ, SMCJ, DO-214 |
🔹 دیودهای یک‌طرفه (Unidirectional) معمولاً برای محافظت در مدارهای تغذیه DC استفاده می‌شوند.
🔹 دیودهای دوطرفه (Bidirectional) برای محافظت از سیگنال‌های AC یا داده مناسب‌اند، چون در هر دو جهت پاسخ می‌دهند.
نحوه عملکرد TVS دیود در برابر نوسانات
عملکرد TVS دیود را می‌توان در سه مرحله خلاصه کرد:
حالت عادی: دیود خاموش است، مقاومت بالا دارد و روی مدار تأثیری نمی‌گذارد.
حالت اضافه ولتاژ: به‌محض عبور ولتاژ از حد شکست، هدایت کرده و جریان اضافی را تخلیه می‌کند.
بازگشت به حالت عادی: پس از پایان پالس، دیود خاموش می‌شود و مدار به وضعیت عادی بازمی‌گردد.
مثال کاربردی:
در پورت USB لپ‌تاپ، اگر کاربر ناگهان وسیله‌ای متصل کند که باعث نوسان شود، TVS دیود بلافاصله عمل کرده و از سوختن کنترلر USB جلوگیری می‌کند.
تفاوت TVS دیود با دیود زنر و واریستور
| ویژگی | TVS دیود | دیود زنر | واریستور (MOV) |
|---|---|---|---|
| زمان پاسخ | نانوثانیه | میکروثانیه | میلی‌ثانیه |
| توان تحمل پالس | زیاد | متوسط | زیاد |
| کاربرد | حفاظت لحظه‌ای | تثبیت ولتاژ | حفاظت از برق شهری |
| عمر مفید | بالا | بالا | محدود |
| نوع ولتاژ قابل محافظت | DC و AC | DC | AC |
بنابراین، TVS دیود سریع‌تر از واریستور و قدرتمندتر از زنر است؛ ترکیب ایده‌آلی برای محافظت خطوط حساس.
روش تست و تشخیص TVS دیود خراب
برای تست این دیود می‌توان از مولتی‌متر یا منبع تغذیه قابل تنظیم استفاده کرد:
تست با مولتی‌متر: در حالت دیود، مقدار افت ولتاژ باید مشابه دیود معمولی باشد (حدود 0.6 تا 0.7 ولت برای نوع یک‌طرفه).
تست ولتاژ شکست: اگر در ولتاژ کمتر از مقدار مشخص‌شده شروع به هدایت کند، خراب شده است.
تست ظاهری: تغییر رنگ، ترک یا سوختگی روی بدنه نشانه آسیب است.
توجه: پس از جذب چند پالس قوی، ممکن است TVS دیود تضعیف شود؛ پس بهتر است در مدارهای حساس دوره‌ای تعویض شود.
کاربردهای TVS دیود در صنعت و الکترونیک
TVS دیود در گستره وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود، از جمله:
خطوط USB، RS-485، CAN و Ethernet
ورودی تغذیه آداپتورها و منبع تغذیه سوئیچینگ
محافظت در سیستم‌های خودرویی (12V و 24V)
بردهای مخابراتی و سیستم‌های RF
تجهیزات پزشکی و ابزار دقیق
مدارات IoT و رزبری‌پای
در سیستم‌های خودرویی، به‌خصوص در ECU و سنسورهای ABS، TVS دیود نقش حیاتی دارد و مانع از آسیب در زمان استارت یا قطع بارهای القایی می‌شود.
اشتراک در بله
اشتراک در ایتا
اشتراک در واتساپ
اشتراک در تلگرام
اشتراک در بله
اشتراک در ایتا
اشتراک در واتساپ
اشتراک در تلگرام
کالاهای پیشنهادی
7MBR25SA120
P084
جدیدترین محصولات
