Was ist Übergangsspannung?

Was ist Übergangsspannung?
Gepostet am 24. Mai 2013 von Littelfuse Littelfuse 
Spannungstransienten werden als kurzzeitige Überspannungen elektrischer Energie definiert und sind das Ergebnis der plötzlichen Freisetzung von Energie, die zuvor gespeichert oder durch andere Mittel wie schwere induktive Lasten oder Blitze induziert wurde. In elektrischen oder elektronischen Schaltungen kann diese Energie auf vorhersagbare Weise durch kontrollierte Schalthandlungen freigesetzt oder zufällig von externen Quellen in eine Schaltung induziert werden.


Wiederholte Transienten werden häufig durch den Betrieb von Motoren, Generatoren oder das Schalten reaktiver Schaltungskomponenten verursacht. Zufällige Transienten hingegen werden häufig durch Blitze und elektrostatische Entladungen (ESD) verursacht. Blitze und ESD treten im Allgemeinen unvorhersehbar auf und erfordern möglicherweise eine aufwändige Überwachung, um genau gemessen zu werden, insbesondere wenn sie auf Leiterplattenebene induziert werden. Zahlreiche Gruppen für Elektroniknormen haben das Auftreten von transienten Spannungen mit anerkannten Überwachungs- oder Testmethoden analysiert. Die wichtigsten Eigenschaften mehrerer Transienten sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.


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Eigenschaften transienter Spannungsspitzen


Transiente Spannungsspitzen weisen im Allgemeinen eine „doppelt exponentielle“ Welle auf, wie unten für Blitzschlag und ESD gezeigt.


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LF 3


Die exponentielle Anstiegszeit von Blitzen liegt im Bereich von 1.2 μs bis 10 μs (im Wesentlichen 10 % bis 90 %) und die Dauer liegt im Bereich von 50 μs bis 1000 μs (50 % der Spitzenwerte). ESD hingegen ist ein Ereignis von viel kürzerer Dauer. Die Anstiegszeit wurde mit weniger als 1.0 ns charakterisiert. Die Gesamtdauer beträgt ungefähr 100 ns.


Warum geben Transienten zunehmend Anlass zur Sorge?


Die Miniaturisierung der Komponenten hat zu einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber elektrischen Spannungen geführt. Beispielsweise haben Mikroprozessoren Strukturen und leitende Pfade, die nicht in der Lage sind, hohe Ströme von ESD-Transienten zu handhaben. Solche Komponenten arbeiten mit sehr niedrigen Spannungen, daher müssen Spannungsstörungen kontrolliert werden, um Geräteunterbrechungen und latente oder katastrophale Ausfälle zu verhindern.


Empfindliche Mikroprozessoren sind heute in einer Vielzahl von Geräten weit verbreitet. Alles, von Haushaltsgeräten wie Geschirrspülern bis hin zu Industriesteuerungen und sogar Spielzeug, verwendet Mikroprozessoren, um die Funktionalität und Effizienz zu verbessern.


Die meisten Fahrzeuge verwenden heute auch mehrere elektronische Systeme zur Steuerung des Motors, der Klimaanlage, der Bremsen und in einigen Fällen der Lenkung, der Traktion und der Sicherheitssysteme.


Viele der untergeordneten oder unterstützenden Komponenten (wie Elektromotoren oder Zubehör) in Geräten und Autos stellen vorübergehende Bedrohungen für das gesamte System dar.


Sorgfältiges Schaltungsdesign sollte nicht nur Umgebungsszenarien berücksichtigen, sondern auch die potenziellen Auswirkungen dieser zugehörigen Komponenten. Tabelle 2 unten zeigt die Anfälligkeit verschiedener Komponententechnologien.


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