Перейти к содержанию

SMBJ и P6KE — TVS-диоды на 600 Вт

SMBJ и P6KE — две массовые серии защитных TVS-диодов на 600 Вт в импульсе: SMBJ — в корпусе SMB для поверхностного монтажа, P6KE — в корпусе DO-15 с выводами. Главная путаница — в названиях: число в SMBJ означает рабочее напряжение, а в P6KE — напряжение пробоя. Разбираем по даташитам Vishay, как читать таблицы и выбирать диод.

Обновлено Редакция GAW

SMBJ и P6KE (Vishay называет их TRANSZORB) — TVS-диоды, или супрессоры: в обычной работе они закрыты, а при коротком импульсе перенапряжения пробиваются и отводят ток импульса, ограничивая напряжение на линии. Устроены они как мощные стабилитроны, но рассчитаны не на постоянный ток, а на импульс: 600 Вт против 0,25–0,5 Вт у BZX84 и BZX55. По даташитам Vishay их ставят для защиты микросхем, MOSFET и сигнальных линий от выбросов при коммутации индуктивной нагрузки и наводок от молнии.

Серии

ПараметрSMBJP6KE
КорпусSMB (DO-214AA), поверхностный монтажDO-15 (DO-204AC), выводы
Импульсная мощность600 Вт, импульс 10/1000 мкс600 Вт, импульс 10/1000 мкс
Рабочее напряжение VWM5,0–188 В5,8–459 В
Напряжение пробоя VBR6,4–231 В6,8–540 В (двунаправленные — до 440 В)
Число в названииVWMноминал VBR
Постоянная мощность на бесконечном радиаторе5 Вт при 50 °C5 Вт при температуре выводов 75 °C
Прямой импульсный ток (однонаправленные)100 А, полусинус 8,3 мс100 А, полусинус 8,3 мс
Температура кристалладо 150 °Cдо 175 °C

Импульс 10/1000 мкс — стандартная форма для испытаний, от которой отсчитывают импульсную мощность: ток нарастает за 10 мкс и спадает до половины пикового значения к 1000 мкс. Для более коротких импульсов допустимая мощность выше, для более длинных — ниже (рис. 1 даташита), а с нагревом кристалла она снижается до нуля к 150 °C у SMBJ (рис. 2).

Буква A означает однонаправленный диод, CA — двунаправленный: у него характеристики одинаковы в обе стороны, и полярность не важна. У однонаправленных полоса на корпусе отмечает катод, у двунаправленных полосы нет. Исполнения для автомобильной электроники по AEC-Q101 — с суффиксом HE3 (у SMBJ ещё HM3).

Как читать таблицу

СтрокаЧто означает
VWM (stand-off voltage)наибольшее рабочее напряжение: до него диод закрыт и только утекает
ID при VWMток утечки при рабочем напряжении
VBR при ITнапряжение пробоя при испытательном токе 1 или 10 мА
IPPMнаибольший пиковый ток импульса 10/1000 мкс
VC при IPPMнапряжение ограничения — сколько увидит схема при таком токе
ТКН VBRрост напряжения пробоя с нагревом, около 0,06–0,11 %/°C

Примеры по даташитам Vishay при 25 °C:

ДиодVWMVBRID при VWMIPPMVC
SMBJ5.0A5,0 В6,40–7,07 В800 мкА65,2 А9,2 В
P6KE6.8A5,8 В6,45–7,14 В1000 мкА57,1 А10,5 В
SMBJ12A12 В13,3–14,7 В5 мкА30,2 А19,9 В
P6KE15A12,8 В14,3–15,8 В1 мкА28,3 А21,2 В
SMBJ24A24 В26,7–29,5 В1 мкА15,4 А38,9 В
P6KE27A23,1 В25,7–28,4 В1 мкА16,0 А37,5 В
SMBJ36A36 В40,0–44,2 В1 мкА10,3 А58,1 В
P6KE400A342 В380–420 В1 мкА1,1 А548 В

Произведение IPPM · VC у всех строк — около 600 Вт: чем выше напряжение диода, тем меньший ток импульса он выдерживает. Напряжение ограничения в 1,6–1,85 раза выше рабочего — схему за супрессором проверяют именно на VC, а не на VWM.

Выбор

  1. Рабочее напряжение. VWM — не меньше наибольшего напряжения линии с учётом допуска источника. Для шины 12 В — SMBJ12A или P6KE15A, для 24 В — SMBJ24A или P6KE27A.
  2. Напряжение ограничения. VC при ожидаемом токе импульса не должно превышать предельного напряжения защищаемой микросхемы или транзистора. Если превышает — нужен диод с меньшим VWM там, где допуск питания это позволяет, или защита в несколько ступеней.
  3. Полярность. Для питания постоянного тока — однонаправленный: при обратной полярности он ещё и проводит в прямом направлении. Для сигналов обеих полярностей и переменного тока — двунаправленный CA.
  4. Утечка и ёмкость. У низковольтных диодов утечка — сотни микроампер, а ёмкость перехода по графику Vishay — от сотен до тысяч пикофарад и растёт с уменьшением VWM. Для батарейных цепей и быстрых линий связи это может быть неприемлемо — там применяют специализированные ESD-диоды малой ёмкости.
  5. Корпус. SMBJ — для поверхностного монтажа на плате, по даташиту 600 Вт указаны при медных площадках 5 × 5 мм под каждым выводом; P6KE — для монтажа в отверстия и макетов.

Обычно супрессор ставят у входа, через который приходит помеха: на разъёме питания или на линиях связи вроде RS-485. Выброс от реле или двигателя, которым управляет транзистор схемы, чаще гасят обратным диодом параллельно нагрузке. Другие диоды — в разделе «Диоды».

Частые вопросы

Почему SMBJ12A и P6KE15A подходят для одной и той же линии 12 В?

Потому что серии названы по разным параметрам. У SMBJ число — рабочее напряжение VWM: SMBJ12A не открывается до 12 В, а пробивается при 13,3–14,7 В. У P6KE число — номинал напряжения пробоя: P6KE15A пробивается при 14,3–15,8 В, а его рабочее напряжение — 12,8 В. Поэтому для линии 12 В в серии P6KE берут P6KE15A, а не P6KE12A, у которого VWM всего 10,2 В.

Как выбрать TVS-диод SMBJ?

Рабочее напряжение VWM должно быть не меньше наибольшего рабочего напряжения линии. Затем проверяют напряжение ограничения VC: при пиковом токе импульса на диоде будет именно оно, и его должна выдержать защищаемая схема. Например, у SMBJ12A VC — до 19,9 В при 30,2 А. Для линий переменного тока или сигналов, которые бывают обеих полярностей, берут двунаправленные исполнения с суффиксом CA.

Как расшифровать маркировку SMBJ на корпусе?

На корпусе SMB — двухбуквенный код из даташита Vishay, разный у однонаправленных и двунаправленных: например, SMBJ12A — LE, SMBJ12CA — BE; SMBJ15A — LM и BM; SMBJ24A — LZ и BZ. У части номиналов коды совпадают: SMBJ5.0A и SMBJ5.0CA — оба KE. У однонаправленных полоса на корпусе отмечает катод.

Почему TVS-диод на 5 В нагревается или разряжает батарею?

Из-за утечки при рабочем напряжении. У низковольтных супрессоров она велика: по Vishay SMBJ5.0A при 5 В пропускает до 800 мкА, P6KE6.8A при 5,8 В — до 1 мА, а у двунаправленных до 10 В — вдвое больше. Начиная с рабочих напряжений около 10–13 В утечка падает до единиц микроампер.

Источники

  1. Vishay. SMBJ5.0A thru SMBJ188A: Surface-Mount TRANSZORB Transient Voltage Suppressors (doc. 88392, revision 09-Jan-2024) — с. 1 — 600 Вт для импульса 10/1000 мкс при скважности 0,01 %, 5 Вт на бесконечном радиаторе при 50 °C, IFSM 100 А, TJ до 150 °C, корпус SMB (DO-214AA), полоса — катод однонаправленных, суффикс CA — двунаправленные; с. 2 — коды маркировки, VBR при IT, VWM, утечка ID, IPPM, VC, ТКН; VF до 3,5 В при 50 А; утечка двунаправленных до 10 В — вдвое больше; рис. 1–4 — мощность от длительности импульса, снижение с температурой, форма импульса, ёмкость
  2. Vishay. P6KE6.8A thru P6KE540A: TRANSZORB Transient Voltage Suppressors (doc. 88369, revision 27-Sep-2021) — с. 1 — 600 Вт для импульса 10/1000 мкс, 5 Вт при температуре выводов 75 °C, IFSM 100 А, TJ до 175 °C, корпус DO-15 (DO-204AC), VWM 5,8–459 В, VF 3,5 В при 50 А до P6KE220A и 5,0 В от P6KE250A; с. 2 — VBR, VWM, утечка, IPPM, VC, ТКН

Нашли ошибку?