¿Para qué se utilizan los diodos Zener bidireccionales en la protección contra transitorios de CC?

A menudo veo dos zeners (opuestos entre sí) que se colocan a través de los rieles de suministro de energía. No entiendo por qué eso es necesario.

Por ejemplo, si tengo un diodo Zener de 16V y un riel de alimentación de 12V, el Zener de 16V protegerá el suministro de transitorios por encima de 16V. También evitará transitorios negativos por debajo de -0,7 V, por ejemplo, si invirtiera la batería.

¿Por qué colocar a dos zeners en oposición mejoraría esto? Digamos si coloqué dos Zeners de 15V en la misma configuración. Ahora protegerá el suministro de transitorios superiores a ~ 16V (lo cual está bien). pero ahora solo protegerá el suministro de transitorios negativos por debajo de -16V en lugar de -0.7V. ¿Por qué alguien querría esto? ¡No quiero que el riel de suministro vaya a negativo en ninguna etapa!

Por ejemplo: vea los circuitos de ejemplo en http://cds.linear.com/docs/Datasheet/4359f.pdf

Los estándares de diseño automotriz son muy estrictos.

La electrónica debe sobrevivir a un automóvil que se arranca en reversa y se impulsa con 24V. (Sí, la gente todavía lo hace en pleno invierno) También debe manejar el volcado de carga con una batería bajo carga desconectada.

Si su diseño desvía la batería a -0.7V, se fundirá como un fusible, entonces no tiene protección.

Así que ten cuidado, las pruebas automotrices son mucho más estrictas. Este diseño particular de zener es para proteger al regulador de fallas dentro de sus abdominales. entrada máxima de -40V ~ + 80V, lo que puede parecer suficiente, pero estos zeners no soplarán en la prueba automotriz de + 24 / 12V pero protegerán el dispositivo de picos adicionales por encima de eso.

Los dispositivos TVS bidireccionales, como usted mencionó, no tienen polaridad. Se pueden usar para limitar las oscilaciones positivas y negativas en una aplicación de CA. Dos dispositivos unidireccionales en serie también pueden hacer esto, pero puede adaptar el umbral de sujeción cambiando los TVS: podría tener un 12V en serie con 24V con polaridad opuesta, y la abrazadera funcionaría a 12V + 0.6V de una manera, o 24V + 0.6V a la inversa.

En un circuito de CC, se pueden insertar de cualquier manera y 'funcionarán' como usted describió: una pinza positiva útil y una pinza negativa poco útil (en muchos casos). Sin embargo, si instala un solo TVS unidireccional al revés, tiene una abrazadera positiva muy rígida en lo que está tratando de proteger; por ejemplo, en lugar de 16V, se quedará atascado en 0.6 - 0.7V.

Para la sujeción de bajo voltaje (como las abrazaderas ESD en las líneas I2C), es normal usar los dispositivos unidireccionales para controlar los picos negativos.

Su hoja de datos citada muestra una aplicación automotriz, donde la CC proveniente de la batería / alternador es casi la fuente de CC más desagradable que pueda imaginar (increíblemente rígida y sujeta a transitorios / sobretensiones inmensos y aterradores, etc.): la elección de un TVS de 70V en La serie con una de 24 V es 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.