Cos'è la tensione transitoria?

Cos'è la tensione transitoria?
Pubblicato il 24 maggio 2013 da Littelfuse Littelfuse 
I transitori di tensione sono definiti come picchi di energia elettrica di breve durata e sono il risultato del rilascio improvviso di energia precedentemente immagazzinata o indotta da altri mezzi, come carichi induttivi pesanti o fulmini. Nei circuiti elettrici o elettronici, questa energia può essere rilasciata in modo prevedibile tramite azioni di commutazione controllate o indotta casualmente in un circuito da fonti esterne.


I transitori ripetibili sono spesso causati dal funzionamento di motori, generatori o dalla commutazione di componenti del circuito reattivo. I transitori casuali, d'altra parte, sono spesso causati da fulmini e scariche elettrostatiche (ESD). I fulmini e le scariche elettrostatiche si verificano generalmente in modo imprevedibile e potrebbero richiedere un monitoraggio elaborato per essere misurati con precisione, soprattutto se indotti a livello di circuito stampato. Numerosi gruppi di standard elettronici hanno analizzato le occorrenze di tensione transitoria utilizzando metodi di monitoraggio o test accettati. Le caratteristiche chiave di diversi transitori sono mostrate nella tabella seguente.


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Caratteristiche dei picchi di tensione transitoria


I picchi di tensione transitori generalmente mostrano un'onda "doppia esponenziale", come mostrato di seguito per fulmini ed ESD.


LF 2


LF 3


Il tempo di salita esponenziale del fulmine è compreso tra 1.2μsec e 10μsec (essenzialmente dal 10% al 90%) e la durata è compresa tra 50μsec e 1000μsec (50% dei valori di picco). ESD d'altra parte, è un evento di durata molto più breve. Il tempo di salita è stato caratterizzato a meno di 1.0 ns. La durata complessiva è di circa 100 ns.


Perché i transitori di crescente interesse?


La miniaturizzazione dei componenti ha comportato una maggiore sensibilità alle sollecitazioni elettriche. I microprocessori, ad esempio, hanno strutture e percorsi conduttivi che non sono in grado di gestire correnti elevate da transitori ESD. Tali componenti funzionano a tensioni molto basse, quindi i disturbi di tensione devono essere controllati per prevenire l'interruzione del dispositivo e guasti latenti o catastrofici.


I microprocessori sensibili sono oggi diffusi in un'ampia gamma di dispositivi. Tutto, dagli elettrodomestici, come lavastoviglie, ai controlli industriali e persino ai giocattoli, utilizza microprocessori per migliorare funzionalità ed efficienza.


La maggior parte dei veicoli ora utilizza anche più sistemi elettronici per controllare il motore, il clima, la frenata e, in alcuni casi, lo sterzo, la trazione e i sistemi di sicurezza.


Molti dei componenti secondari o di supporto (come motori elettrici o accessori) all'interno di elettrodomestici e automobili presentano minacce transitorie per l'intero sistema.


Un'attenta progettazione del circuito non dovrebbe tenere conto solo degli scenari ambientali, ma anche dei potenziali effetti di questi componenti correlati. La tabella 2 seguente mostra la vulnerabilità delle varie tecnologie dei componenti.


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