『ROBOT 이론/실무 정리』

1. 저항 읽는 법

DIP 타입은 저항의 띠 색상으로 저항 값을 확인할 수 있다.
SMD 타입은 표기하는 여러가지 방식이있다방식이 있다.
ㄱ. 숫자 3개: 331 = 330Ω
ㄴ. 숫자 4개: 3920 = 392Ω
ㄷ. 숫자 중간에 R표기: 5R6 = 5.6Ω

구글에 많은 자료가 있으니 설명은 생략한다.

2. 저항 표

회로를 설계할 때, 저항 값을 계산했지만 자신이 원하는 저항 값이 없다면 사용할 수 없다. 이 경우에는 아래의 표를 보고 저항을 선택하자.

예를 들어 23.7kΩ이 필요하다면 E48의 237저항을 사용해야한다. 하지만 경우에 따라 0.3kΩ 차이나는 E24의 24kΩ을 사용해도 괜찮다.

E48보다 E24의 저항을 선택하는 이유는 비교적 손쉽게 구할 수 있으며, 가격이 저렴하기 때문이다.

그 중에서 저항은 주로 E24(±5%)와 E96(±1%) 계열을 많이 사용한다.

3. 오차율

오차율에 관해 이야기 하자면,

예를 들어 E24 330Ω의 저항을 사용한다면 330의 ±5%, 즉 313.5~346.5의 값 중 무작위로 부품을 사용할 수 있다는 것이다.

따라서 오차율이 적어야하는(정밀도를 요구하는) 상황에서는 보통 F급(1%)의 E96을 사용한다.
전압 분배와 같은 경우를 예시로 들 수 있다.

F혹은 J등급의 저항을 많이 사용하기 때문에,

회로 도면에 F등급만 표기하도록 하자. (F표기가 없으면 J등급)

1kF - F등급, 1k - J등급

4. 저항 선정하는 방법

제조사: KOA, TYCO, ROHM, VISHAY, HOURNS, SAMSUNG

Ex) KOA
다양한 회사와 제품들이 있지만 KOA 회사의 경우, 오차율에 따라 RK73B와 RK73H로 나눌 수 있다.

RK73B Spec. Link: https://www.koaspeer.com/products/resistors/general-purpose/rk73b/

RK73H Spec. Link: https://www.koaspeer.com/products/resistors/general-purpose/rk73h/

RK73B는 J급, RK73H는 F급으로 사용한다.

저항 값 표기는,
J등급은 숫자 3개, F등급은 숫자 4개를 사용한다.

온도와 전력 등을 비교하여 선정할 수 있다.

#설계 TIP#

TIP 1)

IC Pin에 신호를 주어 MODE, GAIN을 변경하는 칩이 굉장히 많다.

실제로 테스트를 하고 입력하는 신호를 정하면 가장 좋지만,

추후에 변경될 가능성이 있다면 아래와 같이 설계해보자.

회로도에는 저항 두 개를 연결했지만 NMT(No Mount), 부품을 납땜하지 않는다는 것이다.

그렇게 되면 PWB에는 라우팅이 되어있지만, 추후 부품을 납땜하는 위치를 변경하여 기능도 변경할 수 있는 것이다.

TIP 2)

MCU I/O 신호를신호를 다른 부품과 연결하게 되는데, 이때 중간에 0Ω, 33Ω등의 값이 작은 저항을 연결해보자.

아래와 같이 선택적으로 납땜하여 기능을 선택할 수 있다.

또한, 고전류가 흘러 MCU로 들어오는 전류를 차단하여 퓨즈 역할을 할 수 있다.

2중 모니터링

ISO 13849-1의 카테고리 3, PL = d 를 만족하는 안전 회로(이중화 회로) 구성

Power Relay를 활용한 Safety Function

* 컨트롤러의 Servo ON 신호를 입력받아 각 장치의 메인전원을 스위칭하는 역할
* 제품명: G7Z-4A-11Z-R
https://www.ia.omron.com/data_pdf/cat/g7z_j160-e1_4_1_csm1001495.pdf?id=1767

저항과 캐패시터(스너버회로)

* 스너버 회로: 과전압에 의한 릴레이 손상을 막기 위한 회로
* RC 부품이 내부에 함께 몰딩된 부품을 스파크 킬러라고 부름
* RC회로 연결방법
  - DC 코일을 사용할 때, RC는 코일과 병렬로 연결할 것.
  - AC 코일을 사용할 때, RC는 코일과 직렬로 연결할 것.

* 참고) AC 코일을 DC와 같이 병렬로 연결하면,
캐패시터 성분이 주파수에 대한 임피던스 성분을 갖게 되어 코일을 동작하지 않아도 회로가 동작할 수 있음.

다이오드

* 1N4002 (ON Semiconductor)

(원문 번역)
* 트랜지스터가 G7Z를 구동하면 누설 전류를 점검하고 필요한 경우 출혈 저항을 연결하십시오.
* 작동 전압이 작동하려면 릴레이 전기자의 최소값이며 연락처가 켜져 있습니다.
따라서 전압 변동 및 코일 온도 상승으로 인한 코일 저항의 증가를 고려하여 코일에 정격 전압을 근본적으로 적용하십시오.
* 코일이 꺼져있을 때 코일에 의해 생성 된 카운티 전압 전압은 반도체 소자를 파괴하거나 오작동을 일으킬 수 있습니다. 코일의 양단에 서지 흡수 다이오드를 대책으로 부착하십시오. 특히, 반도체 소자로 G7Z를 구동 할 때는 항상 서지 흡수 다이오드를 부착하십시오.
릴레이 리셋 시간은 확장되므로 실제 사용 조건에서 구현을 확인한 후에 항상 사용하십시오.
최소 600V 역 전압 저항 및 약 1A의 순방향 전류를 갖는 서지 흡수 다이오드를 사용하십시오.
G7Z는 코일 극성이 없으므로 극성이 코일의인가 된 전압과 반대되도록 서지 흡수 다이오드를 부착하십시오.

(추가 설명)

 * 릴레이 코일을 제어하는 신호가 ON/OFF가 될 때, 코일의 전류 변화가 커지게 된다.
이러한 과도전류로 인해 릴레이 코일과 제어하는 TR이나 부품이 손상될 수 있다.-> 1N4002 onsemi 부품 사용
 * 코일의 전원이 ON->OFF가 될 때, 300V이상의 전기가 흐를 수 있어 코일이 손상이 될 수 있다.
따라서 다이오드를 코일과 병렬로 연결하여 전류를 순환하게 해준다.
또한 다이오드의 극성을 코일의 전원과 반대로 연결한다.
위의 Datasheet와 같이 600V/1A의 순방향 다이오드를 선정하여 연결할 수 있도록 한다.

(Datasheet 참고)

PPM

PPM은 주파수 오차를 의미함.

예를 들어,

25MHz 20PPM의 크리스탈이라면,

25*20Hz = +-500Hz의 오차를 가진다.

따라서 24,999,500Hz ~ 25,000,500Hz의 범위로 Clock을 확인할 수 있다.

TVS 다이오드와 제너 다이오드의 차이점

TVS 다이오드

역방향 특성
서지(과도 전압)로 부터 보호
ESD(정전기) 방지
빠른 응답시간
지속적인 서지 전압은 보호하지 못함

제너 다이오드

역방향 특성
안정적인 전압을 만듦 (정전압 용도) -> Clamp Voltage

1. 사용 목적

디지털 신호의 High, Low를 입력받거나,

아날로그 신호를 입력받아

-> 원하는 전압의 High, Low를 출력하고 싶을 때

2. 입력에 대한 출력 방식

1. V+ > V- → Vout = Vs+
2. V+ < V- → Vout = Vs-

3. 저항 선정에 따른 히스테리시스 계산

• R1, R2, R3 저항과 입출력 전압 값을 활용하여 히스테리시스를 계산할 수 있음
• 아래 계산 사이트에서 쉽게 계산 가능

4. 비교기 히스테리시스 계산 사이트

http://sim.okawa-denshi.jp/compkeisan.htm

5. 계산 표 예시

• 3V3 전압으로 3V3 출력 제어하기
• 저항 값을 비교하여 히스테리시스 차이를 확인해봄

6. 회로 설계 예시

• 각 부품의 저항 값을 활용하여 출력을 확인할 수 있음
• 아래와 같이 간단한 시뮬레이션을 통해 High, Low를 확인 가능
  (시뮬레이션 사이트와 데이터는 아래 참고)

• 24V 입력 - Low 출력

• GND 입력 - High 출력

7. 부품 선정 리스트

• 각 부품의 Spec과 비용, Package 등을 확인하고 선정함

8. 시뮬레이션 Data

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html

https://zrr.kr/47GG

(이전 글 참고)

RC 값 변경에 따른 출력 실험

• 표 1번 실험:

R/C 값으로 인해 U3(SN74LV)의 Output(Q)가 PWM으로 출력됨

Fan이 동작하지 않는다는 Error로 간주될 수 있어 R/C 값을 변경하여 Q 출력을 조절해야 함

1번 실험(10k, 104) - RC 입력

1번 실험(10k, 104) - Q 출력

• 표 3번 실험:

동일한 CAP(104)를 병렬로 연결하여 Table 4와 같이 구현함

하지만 R/C 값의 그래프가 변하지만 Q 출력은 여전히 PWM으로 확인됨

3번 실험(10k, 104x2EA) - RC 입력

3번 실험(10k, 104x2EA) - Q 출력

• 표 4번 실험:

TEST 1에서 부착한 CAP과 기존 CAP을 제거하고 105 CAP을 연결

R/C 값이 LOW로 확인되며 출력 Q는 On/Off 신호로 변경됨

FAN의 동작유무에 대한 Error 값 출력 확인 완료

4번 실험(10k, 105) - RC 입력

4번 실험(10k, 105) - Q 출력

1. 설계 목적

• FAN의 동작 유무를 판단하여 I/O 출력을 하는 회로를 구성
• FAN은 3Pin(VCC, GND, TACHO) 제품을 사용하여 구현

2. 제품 목록

단안정 멀티바이브레이터 (ex, SN74LV123)
: 디지털 펄스를 지속하거나 스위치의 시간을 지연할 때 사용

3. 회로도 및 특징 설명

• FAN의 동작 유무에 따라 에러를 출력하는 회로
• FAN의 TACHO는 1초에 약 200개 펄스를 출력하여 이를 입력받아 처리함
• PWM 펄스가 지속되거나 정지되면 R/C 필터를 통해 High 또는 Low를 출력할 예정
• 하지만 RC 필터의 영향으로 Error가 PWM으로 출력되는 현상이 있어 RC 값을 계산하고 테스트할 필요가 있음
• 이후 RC 필터의 C값을 변경하며 출력 확인

4. RC 필터

• 단안정 멀티바이브레이터 IC에서 출력 신호를 제어하기 위해 RC 필터가 사용됨
• RC 값에 따라 펄스, High, Low가 출력됨
• 해당 기능은 펄스가 아닌 High, Low로 출력하기 위해 적정 R, C 값을 선정함

• B, CLR = 3.3V
• trr은 A의 한 펄스 주기
• tw는 유지되는 시간
• 펄스가 발생하면 총 tw(+trr) 시간 동안 유지됨
• 이러한 기능을 활용하여 High, Low로 출력이 가능함

• Trr과 tw를 계산하기 위해 데이터시트의 표를 참고함
• Trr = 1/(rpm/60/2)*1000000000
  -> rpm: 7000, 60: rpm to rmsec, 2: 1주기에 두개 펄스 발생, *: ns to sec
• K 값은 그래프를 참고하여 약 1.01로 작성

• trr은 FAN의 스펙에 따라, tw는 RC 필터 스펙에 따라 조정할 수 있음
• FAN의 RPM은 최대 7,000(@24V)이며 전압에 따라 낮아질 수 있음
• 즉, trr 값은 최소 4ms이며 입력 12V일 때 약 3,000 RPM으로 나타남
• FAN의 RPM을 최대 7,000 / 최소 3,000이라고 가정하면, 모두 Error를 검출할 수 있도록 tw값을 10ms 이상으로 설정해야 함
  (실험 참고)

• 표의 1번과 같이 RC를 10k, 104로 정한다면 tw가 1ms로 설정되며, 게이트의 출력 Q가 PWM 출력되게 됨
• 따라서 RC 시정수를 늘려 tw값을 10ms 이상으로 설정하려면, 2번 혹은 4번과 같이 R, C를 변경해야함

• 표 1번의 경우 1.00E+06, 2번의 경우 1.00E+07로 나타남

• 최종적으로 표 1번의 trr+tw 값 1ms를 10ms이상으로 변경하기 위해, 저항 10k옴에서 100k옴으로 변경함

포토커플러 (photocoupler)

신호 그라운드를 다르게 정하고 ON/OFF를 하고 싶은 경우(Digital Input/Output)에는 포토커플러를 사용한다.

위의 부품은 일반적인 형태(다이오드 1개)가 아닌 다이오드 2개를 사용하여 교류 전류를 사용할 수 있다.

다이오드 2개를 사용하는 이유는 아래와 같다.

1) LED의 역서지 전압을 막기 위해

2) 입력 전압을 VCC, GND 반대로 연결해도 OK

3) AC 전압을 사용할 때

다르게 표현하자면 1,2번 핀이 바뀌어도 상관이 없는 것이다. 2번 핀을 GND에 연결하고 1번 핀을 Control하여 동작시킬 수 있지만, 1,2번 핀 모두 Control 하고 싶다면 위와 같은 부품을 사용하면 된다.

왼쪽의 다이오드는 발광 다이오드로 LED라고 생각하면된다. 오른쪽의 TR은 NPN형이며 LED를 통해 빛을 받으면 작동된다. 따라서 포토커플러는 LED를 사용하기 때문에 수명이 있어 오래 사용될 경우에는 이 부품을 사용하지 않는 것이 좋다.

CTR (Current Transfer Ratio, 전류 전달비)

CTR = Ic / If * 100

CTR은 전류 전달비를 의미하고, 다이오드의 전류를 If, TR에 전류를 Ic라고 한다.

즉, 입력측의 전류가 적어도 출력측의 전류를 높여 사용할 수 있다는 것이다.

CTR을 선정할 때에는 최소 값(Min.)값을 중심으로 선정하며,

보통 CTR의 최소 값을 100%이상으로 사용한다.

BL의 경우, 최소 값이 200%로 가장 높다. 하지만 유통시장에 수량이 적기 때문에 보통 GB를 선택한다.

이 때, CTR의 등급을 나누는 Rank는 Datasheet를 참고하여 선정하기 바라며, 해당 부품에 표기되어 확인할 수 있다.

제조사

기본적으로 많이 사용하는 제조사는 Toshiba, onsemi, Vishay가 있다.

https://www.mouser.kr/c/optoelectronics/optocouplers-photocouplers/

주변 회로 설계

포토커플러를 다양하게 사용할 수 있지만 기본적인 회로를 설명하겠다.

아래 회로는 사용자가 24V를 이용하여 3.3V 전원을 Control 하는 회로를 구성한 것이다.

기존에는 포토커플러가 동작하지 않기 때문에 4번 핀은 3.3V로 연결될 것이다. 이후, 24V의 전원을 사용하여 Input 신호를 주게되면 4번->3번으로 전류가 흘러 Low(약 0V)로 나타난다.

주변 부품으로 저항 선정 방법을 설명하겠다.

우선 R3의 경우 풀업저항으로 연결한 것이므로 생략한다.

R1은 LIMIT, R2는 BIAS를 위해 연결했다고 생각하면 된다.

자세한 내용은 생략하고 R1에 대해 좀 더 설명하겠다.

R1에 흐르는 전류를 1~2mA로 흘리는 것이 좋기 때문에,

저항 값을 변경해야되지만, 이 뿐만 아니라 전력(P)와 저항 크기와 관계가 있다.

4.7kΩ, 1/4W이 사용가능하다면 10kΩ, 1/8W도 사용가능하다는 것이다.

가격 차이는 거의 나지 않기 때문에 무엇을 골라도 상관없다.

또한 J타입(5%)를 사용해도 무방하다.

선정한 R1과 R2 값을 확인해보자.

포토커플러의 If-Vf 그래프를 참고하여 확인할 것이다.

Vf는 아래 Datasheet와 같이 1.25V(약 1.3V)로 확인되며, 이 값으로 If 의 계산 값이 범위내에 들어오는지 확인하자.

위의 그래프에서는 0℃이고 Vf가 1.3V일 때, If가 10mA이하이면 된다는 것을 보여준다.

계산된 If는 3.53mA이기 때문에 사용가능한 IC라고 할 수 있다.

정리하면,

Vf, If, Vin 값을 설정한 후에 저항과 함께 계산하여 주어진 스펙과 비교하여 선정한다.

회로 시뮬레이션

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html

https://zrr.kr/74rB

위의 사이트에서 아래 더보기 칸의 내용을 넣으면 시뮬레이션을 확인할 수 있다.

24V, 5V, 3.3V를 이용하여 3.3V를 제어하는 회로이며,

자신이 원하는 회로를 시뮬레이션을 통해 간단히 확인할 수 있다.

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MOSFET는 Transistor(트랜지스터, TR)의 한 종류이며 BJT와 다르게 사용하고 있다.

MOSFET는 N채널과 P채널이 있다.

• N채널은 BJT의 NPN과 같이 사용됨
• P채널은 전원 제어용으로 사용됨

MOSFET를 사용하는 이유는 BJT보다 반응속도가 빠르기 때문이다.

하지만 입력 임피던스가 높아 충분한 전압을 인가해주어야 한다.

MOSFET 선정방법

(Ex, On Semiconductor사의 CPH6354)

1. Gate to Source Threshold
   - Gate와 Source간의 전압차이로 인해 FET가 ON/OFF가 됨
   - 이 때의 전압차이를 스레스홀드(Threshold)라고 하며, VGS 또는 Vth라고 표현함
   - 보통 -1~-2V 정도 되지만, 편의상 전압분배로 /2를 하는 경우가 많음
   
   
2. Drain to Soure Resistor
   - FET가 켜지만 Source에서 Drain으로 전류가 흐르지만, Threshold에 따라 저항이 바뀜
   - Threshold(전압 차이)가 크면 저항이 작음
   - 하지만 너무 크면(Ex, Gate에 GND를 연결하면) VGSS(Gate to Source Voltage) 보다 높기 때문에 FET가 손상될 수 있음
   - 예를 들면 VGSS가 +-20V라고 한다면, 24V를 Source에 연결하고 Gate에 GND를 연결했을때 Threshold 값은 24V이며 VGSS보다 큰 전압 차이가 나게된다.
   - 결국 편의상 Source와 Gate사이에 10k, Gate 입력에 10k연결해서 Source에 24V 연결, Gate에 12V가 연결되도록 하는 것이 좋음
    

TVS 다이오드

TVS를 왜 넣어야하는가!

EMS 내성시험을 진행하면서 전원회로의 DC/DC 컨버터가 손상되는 이슈가 있었다.

외부 시스템으로부터 24V가 입력되어,

Fuse, TVS 다이오드와 캐패시터를 거친후 DC/DC로 연결되는 회로였다.

과도 전압(EMS내성 시험 중 ESD, Burst 시험에 사용되는 높은 전압)이 발생되면,

TVS 다이오드를 통해 GND로 흐르게 되며, 이 때 "Surge 전압(과도 전압)을 션팅(클램핑)한다."고 표현한다.

IC가 손상된 이슈에 대해 TVS 다이오드를 연결하여 서지 전압으로부터 보호하고자 한다.

TVS 다이오드와 선정 방법에 대해 확인하자.

Surge 전압을 Shunting(션트한다) -> 과도한 전류가 시스템 안으로 들어오지 않게 하다.

TVS 다이오드: 과도 전압 억제기, 서지 보호를 위한 소자, 순간의 과전압만 보호

TVS 다이오드는 서지 전압과 ESD(정전기와 같은 순간 과도 전압)으로 부터 보호하기 위한 부품이다.

설명하기에 앞서 단어를 정의하자면,

아래와 같이 컨트롤러, PLC, SMPS 등으로 부터 입력받는 곳을 Power Input,

서지를 보호해야하는 IC로 전원을 인가해주는 곳을 IC Input이라고 정의하겠다.

선정할 때 이것만 기억해라!

TVS를 선정할 때, 가장 중요한 변수는 VR, VBR, VC와 방향성이다.

1. Vr (=Vrwm, Vwm, Vstandoff)
   : Reverse Working Maximum Voltage, Stand-off Voltage / 동작 전압
   -. 다이오드에는 전류가 흐르지 않고 연결된 장치가 동작됨 (5uA가 TVS 다이오드에 흐름, 거의 흐르지 않음)
   -. Vr은 IC 동작 전압보다 커야함 (IC 동작 전압보다 Vr이 작은 경우, 동작하지 않을 수 있음)
    
2. Vbr
   : Break down Voltage / 항복전압
   -. 클램핑을 시작하는 구간
   -. 다이오드에 전류가 흐르기 시작하는 시점 (1mA가 TVS 다이오드에 흐름)
   -. 생산 및 온도에 따라 값이 변하여 범위로 지정됨 (Min. ~ Max.)
   -. Vbr이 낮을 수록, 서지와 ESD로부터 보다 잘 보호할 수 있음
3. Vc (=Vclamp, Vrsm)
   : Clamping(Surge) Voltage / 클램핑(서지) 전압
   -. Vc는 IC 최대 입력 전압보다 낮아야함 (IC 최대 입력 전압보다 높은 전압 인가될 경우 IC가 손상되기 때문에, IC에 최대 입력 전압보다 낮은 전압이 입력되도록 Vc 전압 이상부터 Shunting 해주어야 한다.)
   
   
4. 방향성(Polarity)
   : 바이폴라(양방향)과 유니폴라(단방향)으로 구분-. 보통 AC는 유니폴라를, DC는 바이폴라를 사용
   -. IC위치에 DC/DC 컨버터를 사용하는 경우 유니폴라의 TVS 다이오드를 사용하는데, 입력 전압의 범위가 (-)전압부터 시작하는 경우가 있어 Vf를 추가로 확인해야 함

* 참고)

제조사는 Littelfuse, Bourns, Vishay를 주로 사용

직접 부품 선정을 해보자!

부품선정 예시를 들자면,

Power Input 전압이 23V ~ 25V이고, IC Input의 동작 전압이 24V, 최대 입력 전압이 42V라고 하자.

이 때, 사용할 TVS 다이오드(1KSMB30A)의 Spec.은, Vr = 25.6V, Vbr = 28.5V ~ 31.5V, Vc = 41.4V 이다.

간단히 나열하면 아래와 같다.

부품을 선정할 때,

Vr은 Power Input보다 크게, Vc는 IC 최대 입력 전압보다 작은 것을 선정한다.

또한, Vr와 Vc은 작을 수록 회로를 보다 잘 보호할 수 있다.

그 중, VBR은 다이오드에 전류가 흐르기 시작하는 시점을 의미한다.

(TVS 다이오드에 VBR 이상의 전압이 흐르면 GND로 전류를 흘려준다. IC Input으로 전류가 흐르지 않는다.)

따라서 IC Input의 최대 입력 전압이 VBR보다 크게 설계를 해야 상시에 전원이 인가될 수 있다. (최대Vic < Vbr)

반대로 IC Input의 최대 입력 전압이 VBR보다 작다면 IC에 과전압이 흘러 손상될 수 있다는 것이다.

42V보다 큰 전압이 입력될 경우에 DC/DC 컨버터가 손상되기 때문에, VBR은 42V보다 적어야 한다.

보통 SMPS의 최대 전압(Power Input의 최대)가 VR의 최소 값보다 작도록 설계되는게 맞지만,(VBR에서 1mA가 흐르며 이 값이 클 수 있기 때문,,)

VC도 함께 고려하기 때문에 Power Input은 VR 혹은 VBR보다 작도록 설계하면 된다.

해당 내용은 아래에서 자세히 다뤄진다.

TVS 다이오드를 Datasheet를 참고하며 선정해보자 !

우선 아래 표는 LM61460의 Datasheet이다. 입력전압은 -0.3V~42V로 확인된다.

위의 표에서 입력이 최대 42V이므로 그 이상의 전압이 인가될 시 해당 IC는 손상이 된다.

따라서 그전에 TVS를 이용하여 서지전압을 접지로 흐를 수 있도록 하는 것이 TVS의 기능이다.

하지만 아래 표와 같이 1KSMB30AHR5G의 클램핑 전압이 41.4V이지만 LM61460의 최대 입력 전압이 42V이므로 TVS 다이오드(41.4V)가 최대 입력 전압(42V)보다 낮지만 이와 비슷한 값을 가지고 있다.

따라서 TVS 다이오드를 42V보다 훨씬 적은 전압을 클램핑할 수 있도록 재선정이 필요하다.

(클램핑하지만 위험범위에 있기 때문에 41.4V보다 좀 더 적은 전압을 가진 TVS 다이오드가 안정적)

바이폴라의 경우 위아래의 전압을 클램핑하지만, 유니폴라는 위의 전압만 클램핑을 한다.

DC/DC의 경우 입력 전압의 범위가 -0.3V~42V이기 때문에 한쪽만 클램핑해주는 유니폴라 TVS 다이오드를 사용해야 한다.

LittelFuse의 1KSMB27A의 클램핑 전압(Vc)은 37.5V이므로, 37.5V보다 높은 전압은 클램핑하여 DC/DC IC를 보호한다.

참고로 항복 전압(VBR)을 선정 시에 입력전원(Power Input 전압의 허용치 +5 or 10%)보다 높게 설정한다.

Littelfuse의 1KSMB27A 부품이 Shortage인 관계로 다른 제품을 확인해야한다.

우선 SMB사이즈로 Artwork이 설계되어 있으므로, DO-214AA로 된 제품을 확인한다.

(참고) DO-214AA: SMB / DO-214AB: SMC / DO-214AC: SMA

또한 항복 전압은 Power Input의 최대(25.2V)보다 높은 전압으로 설정한다.

제조사는 Littelfuse, Bourns, Vishay를 주로 사용하므로,

재고가 있는 부품 중, Bourns의 P6SMB27A-Q 부품으로 선정하였다.

참고: https://kr.mouser.com/datasheet/2/54/bourns_07102019_P6SMB-Q-1621328.pdf

P6SMB27A-Q는 유니폴라이며, VBR 최소는 25.7V, VRWM은 23.1V, VC(VRSM)은 37.5이다.

(25.7V부터 28.4V이상은 클램핑되며,

SMPS의 최대 전압은 25.2V이며 이는 VBR보다 낮은 수치를 나타낸다.

또한 DC/DC의 최대 입력 전압인 42V를 클램핑할 수 있는 VC(37.5V)로 나타나며,

P6SMB27A-Q 부품은 사용 가능한 TVS 다이오드라고 할 수 있다.