Para que são usados ​​os diodos Zener bidirecionais na proteção transitória DC?

Costumo ver dois zeners (em oposição um ao outro) sendo colocados nos trilhos da fonte de alimentação. Não entendo por que isso é necessário.

Por exemplo, se eu tiver um diodo Zener de 16V e um trilho de energia de 12V, o Zener de 16V protegerá o suprimento de transientes acima de 16V. Também impedirá transientes negativos abaixo de -0,7V - por exemplo, se eu invertesse a bateria.

Por que colocar dois zeners em oposição melhoraria isso. Digamos se eu coloquei dois Zeners de 15V na mesma configuração. Agora protegerá o suprimento de transientes acima de ~ 16V (o que é bom). mas agora protegerá apenas o suprimento de transientes negativos abaixo de -16V em vez de -0,7V. Por que alguém iria querer isso? Não quero que o trilho de suprimentos seja negativo em qualquer estágio!

Por exemplo: veja exemplos de circuitos em http://cds.linear.com/docs/Datasheet/4359f.pdf

Os padrões de design automotivo são muito rigorosos.

A eletrônica deve sobreviver a um carro que está sendo iniciado com marcha à ré e impulsionado com 24V. (Sim, as pessoas ainda fazem isso no auge do inverno). Ele também deve lidar com o despejo de carga com uma bateria sob carga sendo desconectada.

Se o seu design desviar a bateria a -0,7V, ela queima como um fusível, então você não tem proteção.

Portanto, esteja avisado que os testes automotivos são muito mais rigorosos. Esse projeto específico do zener é para proteger o regulador contra falhas em seus abdominais. entrada máxima. de -40V ~ + 80V, o que pode parecer suficiente, mas esses zeners não explodem no teste automotivo de + 24 / 12V, mas protegem o dispositivo de picos adicionais acima disso.

Os dispositivos bidirecionais de TVS, como você mencionou, não têm polaridade. Eles podem ser usados ​​para limitar oscilações positivas e negativas em um aplicativo de CA. Dois dispositivos unidirecionais em série também podem fazer isso, mas você pode ajustar o limiar de fixação alterando os TVS - você pode ter um 12V em série com 24V com polaridade oposta, e o grampo funcionaria em 12V + 0,6V de uma maneira, ou 24V + 0.6V para o outro lado.

Em um circuito CC, eles podem ser inseridos de qualquer maneira e funcionarão como você descreveu - um grampo positivo útil e um grampo negativo que não é útil (em muitos casos). Se você instalar um único TVS unidirecional para trás, no entanto, terá uma braçadeira positiva realmente rígida no que está tentando proteger - por exemplo, em vez de 16V, ele ficará entre 0,6 - 0,7V.

Para grampos de baixa tensão (como grampos ESD em linhas I2C), é normal usar os dispositivos unidirecionais para manter os picos negativos sob controle.

Sua folha de dados citada mostra uma aplicação automotiva, na qual a corrente contínua proveniente da bateria / alternador é a fonte de corrente contínua mais desagradável que você possa imaginar (incrivelmente rígida e sujeita a imensos e assustadores transientes / surtos etc.) - a escolha de um TVS de 70V uma série de 24V é deliberada:

The LTC4359 operates from 4V to 80V and withstands
an absolute maximum range of –40V to 100V without
damage. In automotive applications the LTC4359 operates
through load dump, cold crank and two-battery jumps,
and it survives reverse battery connections while also
protecting the load.