工業控制系統TVS防護實戰指南-ASIM阿賽姆
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某冶金廠PLC系統DI模塊頻繁損壞，故障現象為光耦輸入端擊穿。現場檢測發現：
- 布線長度：平均80米
- 干擾源：大功率變頻器、繼電器線圈
- 浪涌波形：1.2/50μs組合波，峰值電壓達2kV
解決方案：
- 每路輸入信號并聯雙向TVS二極管SMBJ33CA
- VRWM=33V，VC=53.3V@Ipp=7.5A
- 配合RC低通濾波器（10Ω+1nF）
- TVS接地端直接連接大面積地平面，走線長度<5mm
實施效果：系統運行兩年后，DI模塊故障率從每月3次降至零。TVS響應時間<1ps，有效鉗制浪涌電壓在50V以內，保護后端光耦。
二、電機驅動電路緩沖設計在48V直流電機驅動電路中，MOSFET關斷時產生振鈴電壓峰值達120V，超過器件100V耐壓限值。采用RCD緩沖電路：
- 電阻：10Ω/2W
- 電容：1nF/250V
- 二極管：快恢復二極管UF4007
升級為TVS增強方案：在RCD網絡并聯阿賽姆TVS管SMCJ60CA，Pppm=1500W，VC=96.8V@Ipp=15.5A。測試顯示MOSFET關斷尖峰降至85V，開關損耗降低15%。
三、布線設計三大原則原則1：最短路徑布局TVS到被保護器件的走線電感需控制在5nH以下，對應長度不超過3mm。每增加10mm走線，鉗位電壓上升約5%。
原則2：獨立接地過孔TVS接地引腳應單獨打3個以上接地過孔，直接連接主地平面。避免與其他器件共用接地路徑，防止地彈效應。
原則3：阻抗匹配高速信號線上TVS的焊盤尺寸需按50Ω阻抗設計，防止信號反射。建議采用0402/0201超小型封裝，減少寄生參數。
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