Quins díodes s'utilitzen habitualment per a la protecció de corrent de sobretensió a les xarxes de distribució?

一, díode TVS: nucli de protecció de precisió amb resposta de nivell de mil·lisegons
1. Característiques del dispositiu i principi de funcionament
Els díodes TVS (Supresor de tensió transitòria) estan dissenyats en funció de l'efecte de ruptura d'allaus, i els seus avantatges principals es troben en la velocitat de resposta de nanosegons (menys o igual a 1 × 10 ⁻¹ ² segons) i el control precís de la tensió de subjecció. Quan la tensió transitòria supera la seva tensió de ruptura (VBR), el dispositiu passa ràpidament d'un estat d'alta resistència a un estat de baixa resistència i subjecta la tensió dins d'un rang segur (valor VC) desviant grans corrents. El coeficient de subjecció típic (VC/VBR) és 1,2-1,4. Per exemple, el tub TVS de la sèrie P0640SC pot suportar corrents màximes de milers d'amperes i tensions de pinça fins a centenars de volts, el que el fa adequat per a la protecció en xarxes de distribució d'alta tensió de 600V/800V.

2. Paràmetres clau per a la selecció
Tensió de tall invers (VRMM): hauria de ser 1,1-1,2 vegades superior a la tensió de funcionament normal del circuit. Per exemple, un sistema de 120 V requereix l'ús de dispositius amb VRMM superior o igual a 132 V.
Potència màxima de pols (PPP): calculada a partir de l'energia de sobretensió, com ara PPP superior o igual a E (energia de sobretensió)/VC amb una forma d'ona de 8/20 μ s.
Capacitat d'unió (CJ): els dispositius de baixa capacitat (com ara 0,1-10pF) s'han de seleccionar per a línies de senyal d'alta freqüència per evitar l'atenuació del senyal. Per exemple, la interfície USB 3.0 requereix l'ús de tubs TVS amb CJ inferior o igual a 0,3pF.
3. Escenaris d'aplicació típics
Entrada d'alimentació del centre de dades: els tubs TVS de la sèrie SMBJ s'utilitzen per construir tres-nivells de protecció. El primer nivell utilitza dispositius d'alta-potència (com ara 1500 W) per absorbir grans pujades d'energia, i el tercer nivell utilitza dispositius de baixa capacitat (com ara 500 W) per protegir xips sensibles.
Inversor fotovoltaic costat DC: els tubs TVS paral·lels es connecten en un sistema DC 1000V per suprimir la sobretensió transitòria causada per la cobertura de núvols o la commutació de matriu.
2, Tub de descàrrega de semiconductors (TSS): protecció de la columna vertebral per a una gran capacitat de corrent
1. Característiques del dispositiu i principi de funcionament
TSS (Supressors de sobretensió de tiristors) adopta una estructura de quatre capes PNPN, que combina les característiques de commutació dels tiristors amb la conductivitat unidireccional dels díodes. Els seus avantatges principals rau en la seva tolerància a sobretensions extremadament alta (fins a desenes de quiloampere) i en les característiques de baixa tensió residual (valor típic de VC inferior o igual a 2 vegades VBR). Per exemple, el TSS de la sèrie P0640SC pot suportar una sobrecàrrega de 20 kA i una tensió residual inferior a 800 V sota una forma d'ona de 8/20 μ s, el que el fa adequat per a la protecció de línies troncals de la xarxa de distribució d'alta tensió-.

2. Paràmetres clau per a la selecció
Tensió de ruptura (VBO): ha de coincidir amb la tensió nominal del sistema, com ara la selecció de dispositius amb VBO=12-15kV per a un sistema de 10 kV.
Capacitat de càrrega de corrent (Ipp): en funció del nivell de risc de llamp, s'han de seleccionar dispositius amb Ipp superior o igual a 50 kA per a zones de tempestes altes.
Temps de resposta: valor típic inferior o igual a 100 ns, que requereix coordinació amb el tub TVS per aconseguir una protecció graduada.
3. Escenaris d'aplicació típics
Final d'entrada de la subestació: s'adopta un esquema de protecció compost de TSS i MOV en sèrie, amb TSS com a primera etapa per absorbir les pujades d'energia altes-i MOV com a segona etapa per limitar la tensió residual.
Línia de recollida del parc eòlic: TSS paral·lel al terminal del cable de 35 kV per suprimir la sobretensió provocada pel funcionament del cable.
3, Varistor (MOV): una protecció universal econòmica i eficient
1. Característiques del dispositiu i principi de funcionament
MOV (Varistor d'òxid metàl·lic) utilitza òxid de zinc com a material principal i aconsegueix una funció de limitació de tensió mitjançant característiques d'amperatge de volts no lineals. Els seus avantatges bàsics resideixen en l'alta rendibilitat i l'alta capacitat de corrent (fins a uns centenars de quiloamperis per xip), però hi ha un efecte d'envelliment (degradació del rendiment després d'un ús a llarg termini). Per exemple, el MOV 14D471K pot suportar una sobretensió de 40 kA sota una forma d'ona de 8/20 μ s i és adequat per a la protecció final en xarxes de distribució de baixa tensió-.

2. Paràmetres clau per a la selecció
Sensible a la tensió (V1mA): ha de ser superior a la tensió màxima de funcionament continu del circuit, com ara la selecció de dispositius amb V1mA superior o igual a 320 V per a un sistema de 220 V.
Capacitat actual: d'acord amb el nivell de risc de llamp, la protecció de classe C requereix Iimp superior o igual a 65 kA (forma d'ona de 10/350 μ s).
Corrent de fuga: valor típic inferior o igual a 20 μ A, cal fer proves regulars per evitar l'envelliment i la fallada.
3. Escenaris d'aplicació típics
Caixa de distribució residencial: en adoptar MOV per construir una protecció de tres-nivells, el primer nivell instal·la dispositius d'alta-energia (com ara 20 kA) a l'extrem de la línia d'entrada principal i el tercer nivell instal·la dispositius de baixa-potència (com ara 2 kA) al circuit de la presa.
Armari de control de motor industrial: MOV paral·lel a l'extrem d'entrada del convertidor de freqüència per suprimir la sobretensió transitòria causada per l'aturada de l'arrencada del motor.
4, Estratègia de construcció d'un sistema de protecció multi-nivell
1. Principi de protecció graduada
Adopció d'un esquema combinat de "protecció gruixuda + protecció fina":

Nivell 1 (protecció gruixuda): instal·leu TSS o MOV d'alta-energia a l'entrada del sistema per absorbir grans pujades d'energia (com ara els llamps).
Segon nivell (protecció de precisió): instal·leu tubs TVS a l'extrem frontal de l'equip per limitar la tensió residual a un nivell segur (com ara per sota del valor de tensió de resistència del xip).
Tercer nivell (protecció local): connecteu tubs TVS de baixa potència-en paral·lel al costat dels components sensibles per proporcionar una protecció final.
2. Punts clau per a la coordinació de paràmetres
Coordinació energètica: assegureu-vos que els dispositius frontals-absorbeixen energia superior o igual al 80% de l'energia de sobretensió total per evitar la sobrecàrrega dels dispositius posteriors-.
Coordinació de voltatge: el valor VC de cada nivell de dispositiu s'ha de reduir gradualment per formar "protecció de gradient". Per exemple, el primer nivell VC és de 1500 V, el segon nivell VC és de 800 V i el tercer nivell VC és de 400 V.
Coordinació del temps: utilitzeu la diferència en el temps de resposta del dispositiu (TSS ≈ 100ns, TVS ≈ 1ns) per aconseguir una resposta ràpida.