TVS, 바리스터(varistor) 란? 차이와 용도

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안녕하세요. 이번 시간에는 TVS 다이오드와 varistor 에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

저번시간에 TVS에 대해 정리 해 놓긴 했지만 TVS는 널리 사용하고 바리스터와 비교할 수 있기 때문에 한번 더 설명 하도록 하겠습니다.

 

결론부터 말씀드리자면 TVS는 지속적으로 사용할 수 있지만 바리스터는 사용할 수록 깎이기 때문에 소모성이라는 특성을 가지고 있습니다. 자세한 건 밑에 설명으로 하겠습니다.

 

TVS(Transient Voltage Suppressors) 다이오드란?

ESD(Electro Static Discharge, 정전기 방전)로부터 반도체회로를 보호하기 위해 많이 추가하는 부품이다.

TVS Diode는 과도전압(overshooting voltage)을 클램핑해준다.

일정 전압 이상이 되면 전류가 증가하는 것은 제너 다이오드와 같지만 순간적으로 수백 와트 이상의 대전력을 흘려보낼 수 있기 때문에 서지 보호에 활용할 수 있다.

TVS는 빠른 응답시간(ns 수준)과 높은 서지 흡수 기능을 갖춘 고효율 회로 보호장치로 사용된다. 양단에서 순간적으로 높은 에너지 충격을 받으면 양단 사이의 임피던스 값을 고 임피던스에서 저 임피던스로 빠르게 변경하여 높은 전류를 흡수하고 이를 통해 전압을 클램프 한다.

카메라, 휴대폰 및 휴대용 컴퓨터 장치와 같은 민감한 회로에 많이 사용된다. 이때 사용되는 다이오드는 실리콘-애벌랜치 다이오드(SAD) 이다.

TVS 다이오드는 신호 또는 전류가 처음 들어가는 회로에 배치해야 한다. 입력과 신호라인과 그라운드 사이에 병렬로 연결한다.

비슷한 역할의 부품으로는 바리스터가 있다.

바리스터는 가격이 좀 더 저렴하지만 소모성이라는 단점이 있다.
TVS의 단점으로는 순간의 과전압은 보호하지만 지속적인 과전압은 보호하지 못한다.

 

TVS 정리

과도 억제 다이오드

빠른 응답 시간과 높은 서지 흡수 기능을 가짐

통신선, 마이컴의 Data PIN에 많이 연결

순간의 과전압 보호, 지속적 과전압 보호 못함

 

위의 그림과 같이 입력 전압이 뾰족하게 솟아도 TVS 다이오드를 통과하면 일정 전압은 깎이게 된다.

 

Transient(과도)란?

과도는 회로를 손상시킬 수 있는 전압 또는 전류의 짧은 지속 시간 스파이크이다. ex) 낙뢰, ESD 등

과도현상은 한번 또는 여러번 회로에 인가 될 수도 있고, 최대전압도 수 mV에서 수천 V 이며, ns에서 수백 ms까지 지속될 수 있다.

 

 

과도(Transient)특성 파형

과도의 원인

회로의 내부 또는 외부 연결로 인해 발생할 수 있다.

외부적으로는 ESD나 낙뢰, 유도 스위칭으로 발생할 수 있고, 내부적으로는 스위치 및 커넥터의 잘못된 접점으로 과도 전류가 발생할 수 있다.

 

 

varistor(바리스터, 서지 보호기)

 

Variable과 Resistor의 약자로 2개의 전극을 갖는 전자 부품으로, 두 단자 사이의 전압이 낮은 경우에는 전기 저항이 높지만, 일정 이상으로 높은 전압이 걸리면 급격히 낮아지는 성질을 가진다.

다른 전자 부품을 높은 전압으로부터 보호하기 위한 바이패스로 이용한다.

정격전압 선정은 직류의 경우 1.3배, 교류의 경우 1.7배 이상을 선정하는 것이 좋다.

바리스터에도 종류가 많지만 산화아연으로 만든 MOV(metal Oxide Varistor)가 전기, 전자회로에서 과전압억제회로에 많이 쓰이고 있다. 보호할 회로보다 앞에 배치하며, 병렬로 연결 후 사용한다.

BV(breakdown voltage)까지는 고 임피던스를 유지하지만, threshold를 넘으면 급격히 임피던스가 저하되어 전류가 GND 등으로 주어진 경로로 흘러 병렬로 접속되어 있는 부하는 서지로부터 보호된다.

MOV를 선정할 때는 정격과 에너지 내량을 고려해야 하고, 클램핑 전압이 얼마인지를 알아야 효과적으로 보호할 수 있다.

 

바리스터 정리

접점의 서지 보호 / 접점에 높은 서지전압이 걸려 접점의 수명이 짧아짐(소모성)

노이즈 방지 / 접점의 서지를 흡수하는 것으로 서지전압으로 인한 노이즈 발생 및 전파 방지

정전기 방전, ESD등의 순간 과전압 또는 서지 전류로부터 전자기기 파손을 방지

 

오늘은 TVS와 바리스터의 차이와 용도에 대해 알아봤는데요

다음 시간에는 PWM에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

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