Калькулятор защиты с варистором и TVS

Максимальное рабочее напряжение, В:
Максимальное пиковое напряжение импульса, В:
Максимальный ток импульса, А:
Допустимое напряжение после защиты, В:

Онлайн-калькулятор поможет рассчитать параметры защиты электрических цепей с использованием TVS-диодов и варисторов. Введите основные параметры вашей схемы и получите рекомендуемые значения для выбора компонентов защиты.

Объяснение параметров

Максимальное рабочее напряжение (Vdc), В Номинальное постоянное напряжение цепи, которое будет защищаться.
Максимальное пиковое напряжение импульса (Upp), В Ожидаемое максимальное переходное перенапряжение в цепи.
Максимальный ток импульса (Ipp), А Максимальный импульсный ток, который может пройти через защитный элемент.
Допустимое напряжение после защиты (Uc), В Максимально допустимое напряжение, которое может выдержать схема после срабатывания защиты.

Что рассчитывается

Рекомендуемое напряжение срабатывания TVS-диода (Vw), В Оптимальное напряжение, при котором TVS-диод начнёт ограничивать перенапряжение.
Рекомендуемое напряжение варистора (Vm), В Напряжение срабатывания варистора, обычно выше, чем у TVS, для подавления остаточных перенапряжений.
Максимальный ток импульса для TVS (Ipp_TVS), А Распределённая часть максимального импульсного тока для TVS-диода.
Максимальный ток импульса для варистора (Ipp_VAR), А Часть максимального импульсного тока, которую гасит варистор.

Принцип работы защиты

TVS-диод предназначен для быстрого срабатывания и ограничения перенапряжения в наносекундном диапазоне, защищая чувствительные компоненты. Варистор ставится параллельно и служит для гашения остаточных перенапряжений, возникающих после срабатывания TVS. Правильный выбор напряжений и токов защиты обеспечивает надёжную работу схемы и продлевает срок службы компонентов.

  • Выбирайте напряжение срабатывания этого диода чуть выше максимального рабочего напряжения, но ниже максимально допустимого напряжения цепи.
  • Запас по току должен учитывать реальные пиковые импульсы, с которыми может столкнуться защита.
  • Комбинация TVS и варистора позволяет эффективно защитить цепь от быстрых и медленных перенапряжений.
  • Проверяйте технические характеристики выбранных компонентов в даташитах производителя.

Рекомендуемые формулы

Расчёт рекомендуемого напряжения срабатывания TVS (Vw):

$$
V_{w_{min}} = V_{dc} \times 1.05
$$

$$
V_{w_{max}} = U_{c} \times 0.95
$$

$$
V_w = \frac{V_{w_{min}} + V_{w_{max}}}{2}
$$

$$
V_m = V_w \times 1.15
$$

$$
I_{pp_{TVS}} = I_{pp} \times 0.7
$$

$$
I_{pp_{VAR}} = I_{pp} \times 0.3
$$

где:

  • Vdc — максимальное рабочее напряжение, В;
  • Uc — максимально допустимое напряжение после защиты, В;
  • Ipp — максимальный импульсный ток, А.

Пример расчёта 1

Пусть:

  • Vdc = 12 В
  • Uc = 15 В
  • Ipp = 10 А

Тогда:

$$
V_{w_{min}} = 12 \times 1.05 = 12.6 \text{ В}
$$

$$
V_{w_{max}} = 15 \times 0.95 = 14.25 \text{ В}
$$

$$
V_w = \frac{12.6 + 14.25}{2} = 13.43 \text{ В}
$$

$$
V_m = 13.43 \times 1.15 = 15.44 \text{ В}
$$

$$
I_{pp_{TVS}} = 10 \times 0.7 = 7 \text{ А}
$$

$$
I_{pp_{VAR}} = 10 \times 0.3 = 3 \text{ А}
$$

Пример расчёта 2

Пусть:

  • Vdc = 24 В
  • Uc = 30 В
  • Ipp = 20 А

Тогда:

$$
V_{w_{min}} = 24 \times 1.05 = 25.2 \text{ В}
$$

$$
V_{w_{max}} = 30 \times 0.95 = 28.5 \text{ В}
$$

$$
V_w = \frac{25.2 + 28.5}{2} = 26.85 \text{ В}
$$

$$
V_m = 26.85 \times 1.15 = 30.88 \text{ В}
$$

$$
I_{pp_{TVS}} = 20 \times 0.7 = 14 \text{ А}
$$

$$
I_{pp_{VAR}} = 20 \times 0.3 = 6 \text{ А}
$$

Справочник по TVS-диодам

Модель Vrwm (В) Ipp (8/20 µs), А Vc, В Назначение
SMBJ12A 12 43 ≈20 Автоматика, 24 В питание
SMBJ33A 33 24 ≈54 Силовая электроника
SMBJ58A 58 24 ≈100 48 В цепи
5.0SMDJ 5 70 ≈7 USB, чувствительные линии
D10V0S1US2LP1610 10 — (ESD до 30 kV) ≈17.5 Сверхбыстрый, портативная электроника
SMBJ170A 170 9.4 ≈220 DC цепи 150–200 В
SMBJ600A 600 7.8 ≈800 Высоковольтные цепи

Справочник по варисторам

Модель Vrms (В) Imax (8/20 µs), А Clamping (тип.), В Назначение
LA18DR2 18 1200 ~35 Низковольтные цепи, реле
LA330 330 1300 ~540 Сетевые фильтры
UltraMOV 130ST 130 1750 ~215 AC 110–120 В
MOV-07D181K 18 — ~30 Плата, мелкие защиты
MOV-14D471K 47 — ~85 DC и AC до 40–60 В
V18ZA2P 18 — ~30 Коммуникации, RS‑485
TPF10M470MLC 47 — ~80 DC/DC входы, импульсные БП

Для более глубокого понимания темы рекомендуем ознакомиться с анализом выбора TVS-диодов и техническими характеристиками варисторов.

Оцените материал:

5 / 5. Рейтинг: 1

Может подскажете что улучшить?