Интегрални схеми за автомобилната промишленост

ПОДОБНИ СТАТИИ

Драйвери и контролери за LED осветление

Microchip представи нови CAN приемо-предаватели за автомобилостроенето

Защитни лакови покрития за автомобилна електроника – част II

Защитни лакови покрития за автомобилна електроника – част I

Electronica 2016

Приложение на генератора на комплементарни сигнали

Microchip, Ганеш Мурти: Ще продължим да инвестираме и в SAM, и в PIC32 микроконтролери

Стефан Куцаров

Съвременните автомобили са немислими без масовото използване на електроника и затова е логична прогнозата за продажби на електронни елементи за автомобилостроенето на сума над 100 милиарда USD през настоящата година. Тенденцията ще се засили особено поради навлизането на хибридните и електрическите автомобили.

В каталозите елементите обикновено са групирани в раздели, съответстващи на мястото на използването им в автомобила, например за управление на двигателя (Engine Management), на спирачната система, на акумулатора (Battery Management), за безопасност (Safety System), за навигация и развлечения, за осветление и т. н. Много сериозни са изискванията към качеството на тези елементи, прибори и системи, поради което с участието на световните производители на автомобили е създаден стандартът Quality Management System ISO TS 16949:2009 - Automotive.

Тежките експлоатационни условия, например работа в широк температурен обхват, налагат съответните изисквания към елементите, определени в непрекъснато допълваната серия от документи на Automobile Electronics Council. При ползването им трябва да се имат предвид техните две разновидности – AEC Q100 Qualified са преминали необходимите тестове за надеждност по време на производството, а AEC Q100 Capable се произвеждат по същата технология и със същото оборудване, но без тестове.

От голямото разнообразие на интегрални схеми (ИС) за автомобилостроенето в статията са разгледани захранвания (вкл. на LED), микроконтролери и процесори, интерфейси, сензори и системи за сигурност.

Захранвания
Те обхващат класическите ключови и линейни постояннотокови стабилизатори, захранванията за светодиоди (LED), зареждането и контрола на състоянието на акумулаторната батерия.
Ключови понижаващи постояннотокови стабилизатори (Buck Regulator). Специфични особености са малката постояннотокова консумация на ИС и възможността за работа в широк обхват на входното напрежение VIN.

Типичен пример е LT8610 на Linear Technology с VIN в границите от 3,4 до 42 V и ток на покой (Quiescent Current) IQ от 2,5 uA. Максималният изходен ток IOUT е 2,5 А, като при стойност 1 А коефициентът на полезно действие h е между 94% и 96% в зависимост от VIN. Изходното напрежение VOUT се задава чрез два външни резистора, като трябва да е с поне 0,2 V по-малко от минималното VIN. Чрез друг резистор се задава работната честота на стабилизатора в границите 200 kHz - 2,2 MHz. В зависимост от нея и допустимите пулсации на изходното напрежение се определя индуктивността на външната бобина, чиито типични стойности са няколко mH.

За захранване на устройства през USB с VOUT = 5 V и максимален ток 2,4 А e предвидена LT8697 с VIN също до 42 V и поне с 0,4 V над VOUТ. Благодарение на вградената компенсация на съпротивлението на USB кабела, той може да е с дължина до 3 m, при което нежеланите промени на VOUT са типично 6 mV. И тук чрез резистор се задава работната честота (300 kHz - 2,2 MHz), а максималният h е 93 - 95%.

Линейни постояннотокови стабилизатори (Linear Regulator). Те също работят с VIN в широки граници, но за осигуряване на малка разсейвана мощност имат неголям IOUT. За нормална работа на ИС трябва успоредно на изхода й да е свързан кондензатор с капацитет над определена стойност, давана в документацията. Характерни приложения са за захранване на часовници, навигационни и аудио системи.

Серията МСР1804 на Microchip включва седем ИС с фиксирано VOUT от 1,8 до 12 V при VIN в границите 2 – 28 V и максимален IOUT 150 mA. Типичната схема на свързване е на фиг. 1, която напомня предимството от малкия брой външни елементи на линейните стабилизатори. Токът IQ е типично 50 uA и при замасяване на извод SHDN с цел изключване на ИС той намалява на 10 nA. Вградената максималнотокова защита се задейства при IOUT = 200 mA и го ограничава на 50 mA, а температурната защита нулира тока при температура 150 °С във вътрешността на ИС и го установява отново при 125 °С.

За фиксирано VOUT = 5 V ±2% при VIN = 5,6 - 40 и максимален IOUT 300 mA е L5300RPT на STMicroelectronics. Тя е с IQ = 55 uA и има споменатите защити. Специален извод служи за индикация чрез логическа 1 на номиналното VOUT, докато при намаляването му под определена стойност на него се получава логическа 0.

Последният пример е LT3013 с основни параметри VIN = 4 - 80 V, VOUT = 1,24 - 60 V, максимален IOUT 250 mA и IQ = 65 uA. Тя съчетава възможностите на предните ИС, като има изводи SHDN и за индикация на VOUT, а максималнотоковата й защита се задейства при IOUT = 400 mA.

Захранване на LED. И тук, както при класическите LED захранвания, се използват ключови и линейни стабилизатори на ток. Съществуват две категории ИС – драйвери (LED Driver IC) за непосредствено свързване на LED към изхода им и контролери (LED Controller), които изискват външен мощен NMOS транзистор. Драйверите по-често са линейни стабилизатори, които са с по-малък IOUT и по-тесни граници на VIN, но някои модели позволяват увеличаване на тока чрез външен NMOS транзистор. От своя страна, контролерите са част от схемата на ключов стабилизатор.

При ползването на каталози трябва да се внимава, тъй като понякога контролерите биват наричани драйвери, например дадените в редове 2 - 4 на табл. 2. Приложенията и на двете категории включват дневни светлини, къси, дълги и фарове за мъгла, мигачи, габарити, стоп светлини, вътрешно осветление включително подсветка на таблото и др.

Идея за работата на драйвер е дадена на фиг. 2. Входното напрежение постъпва на извод IN, като кондензаторът възпрепятства проникването на смущения. За осигуряване на непрекъсната работа разрешаващият вход (Enable Input) EN е свързан към VIN. За включване и изключване на LED чрез този вход трябва да му се подават положителни напрежения съответно не по-малки от EN (VIH) и не по-големи от EN (VIL).

Чрез промяна на коефициента на запълване на импулсите на входа DIM се изменя IOUT от извод OUT и, съответно, се регулира интензитетът на светлината (димиране). Когато не е необходимо регулиране, изводът се свързва към V5, на който има +5 V от вграден стабилизатор. Стойността на IOUT се задава чрез RSENSE=VSENSE/IOUT, като VSENSE е определеното от ИС напрежение между изводи CS+ и CS-. Максималният брой на LED се определя от най-голямото допустимо напрежение между изводи OUT и CS+, което е VIN - DVDO - VSENSE, а DVDO е падът на напрежение между изводи IN и OUT.

В табл. 1 са дадени основните параметри на драйвери, като UVLO (Under Voltage Lock Out) е стойността на VIN, при която ИС автоматично нулира изходния си ток, тъй като вече не се гарантира нормалното й функциониране. С DIOUT е отбелязана точността на установяване на IOUT, а ISHDN е консумираният ток от изключена ИС (Shutdown Supply Current). Времето tON (Turn-On Time) е за включване на тока на LED при подаване на напрежение VIH.

При наличие на димиране напреженията на логическата 0 и логическата 1 са съответно VDIML и VDIMH. Някои ИС имат защита от късо съединение на изхода си, при задействане на която се установява Short-Circuit Current ISC. Обикновено има и температурна защита за нулиране на IOUT при достигане на температура tSHDN.

Ключовият драйвер в ред 1 чрез подходящо свързване на външни елементи може да работи като понижаващ (Buck), повишаващ (Boost), понижаващо-повишаващ (Buck-Boost Regulator) и SEPIC стабилизатор. С помощта на външен резистор честотата му се задава в границите 125 – 500 kHz. Останалите драйвери в таблицата са линейни, като този в ред 2 има три изхода за LED, например за захранване на RGB LED, и извод LEDGOOD за индикация чрез лог. 0 на прекъсване на LED в някой от изходите.

Последната възможност има и ИС от ред 3, но при прекъснат LED се зарежда външен кондензатор и в зависимост от капацитета му той запазва достатъчен заряд определено време, т. е. за него прекъсването е "запомнено". Изходите на ИС от ред 4 са 12, токът на всеки от тях може да се регулира чрез 6-битово число и се получава отношение 1000:1 на максималния и минималния интензитет на светлината.

Примери за контролери са дадени в табл. 2, като в колоната "тип" са възможните схеми на ключови стабилизатори за реализация с контролера. С VLED са отбелязани границите на напрежението върху LED, а hmax е максималният к. п. д. Честотата (Switching Frequency) fOSC на вградения осцилатор обикновено се фиксира в зададените граници чрез външен резистор, а RTG и RBG са съпротивленията в отпушено състояние на NMOS транзисторите с изходите на ИС, които захранват гейтовете, съответно, на горния (High Side) и долния (Low Side) външен транзистор на стабилизатора.

Контрол на акумулатори. Характерен пример е ADuC7039 на Analog Devices. Измерва се ток до ±1500 А чрез напрежението върху външен резистор 100 mW, което се подава на 16-битов АЦП. Могат да се измерват между 10 и 1000 стойности в секунда (броят се програмира), които се записват в EEPROM. Със същите параметри е втори АЦП за измерване чрез мултиплексор на напрежението на акумулатора (обхват 0 - 28 V) и температурата в ИС чрез вграден в сензор, а получените числа също се записват в паметта.

Обменът на данните с външни устройства се извършва чрез 6 В/И извода GPIO. Работата на ИС се управлява от вграден микроконтролер тип ARM7TDMI-S, който може да функционира като 16- и 32-разреден. Управлението на ИС се извършва чрез интерфейса SPI с помощта на вграден блок и чрез интерфейса LIN 2.1 с друг вграден блок и съответните високоволтови регистри. Захранването на ИС е с напрежение 3,5 - 18 V, а работният температурен обхват е от -40 до +105 °С.

Интерфейси
Служат за връзки между устройства в автомобила и за осъществяването им има специализирани ИС.
Често налагащото се галванично разделяне на устройствата от свързващите ги проводници практически винаги се прави чрез оптрони. Характерни примери са едноканалният оптрон (за един проводник) ACPL-K43T и двуканалният ACPL-M43T на Avago Technologies с възможност за обмен на данни със скорост до 1 Mbps.

CAN - Controller Area Network. Интерфейсът е специално разработен за автомобилостроенето през 1983 г. от компанията Robert Bosch. Широко се използва неговата разновидност CAN 2.0B, а най-новата е CAN FD. Данните са 8-битови числа и се обменят по двупосочна линия от два екранирани или неекранирани проводника със сечение 0,25 - 0,34 mm2 и дължина до 40 m за осигуряване на скорост 1 Mbps. Всички устройства се свързват паралелно към линията, като най-простият случай е показан на фиг. 3а.

Данните на входове Rx и Тх на приемопредавателите CANTr се осигуряват от микроконтролерите uC и са с общоприетите логически нива. Захранващото им напрежение е +5 V ±10%. Предаването на лог. 0 (нарича се Dominant) по линията е чрез диференциално напрежение с типична стойност 2 V в съответствие с фиг. 3б, където са дадени напреженията на двата проводника спрямо шасито на автомобила. За лог. 1 (Recessive) на проводниците се установява едно и също напрежение. Всяко от устройствата има свой идентификатор, определян в Standard CAN чрез 11-битово число и в Extended CAN с 29-битово число.

Идентификаторът предшества обмена на данни и определя с кое устройство да се осъществи.
Характерен пример е приемопредавателят МСР2561 на Microchip, който работи с логически нива на изводи Rx и ТХ между 1,8 и 5,5 V, изводите му CANH и CANL са с ESD защита до ±8 kV и се предлага с работен температурен обхват от -40 до +150 °С. Има вградени UVLO (1,2 V за Rx и Тх и 4 V за VDD) и температурна защита, задействаща се при 175°С.

Друг приемопредавател е L9616 на STMicroelectronics с лог. 0 и лог. 1 на вход Rx, съответно не по-малко от 0,9 VDD и не повече от 0,5 V, тези нива на изход Тх са до 0,3 VDD и над 0,7 VDD, а изводи CANH и CANL са защитени от ESD до ±4 kV.

Приемопредавателят HVDA551-Q1 на Texas Instruments, работи и с CAN FD, като изводите му Rx и Тх са за лог. 1 между 3 V и 5,3 V, а CANH и CANL са защитени от ESD до ±12 kV. Вградената защита срещу късо съединение между изводи CANH и CANL ограничава тока от ИС на 100 mA при лог. 0 и на 10 mA за лог. 1.

Съществуват и CAN контролери, които вместо Rx и Тх имат изводи за управление чрез комуникационен интерфейс. Добър пример е управляваният от SPI МСР2515 на Microchip.
LIN – Local Interconnect Network. Базова информация за този интерфейс е дадена в статията "Мрежата LIN", публикувана в бр. 2/2010 на списание Инженеринг ревю. Той също осигурява двупосочен обмен на данни, но със скорост до 20 kbps по еднопроводна линия (вторият проводник е шасито), което е една от предпоставките за сравнително ниска цена. Опростеното свързване на LIN приемопредавателна ИС е показано на фиг. 4.

Напрежението на акумулатора VBAT захранва непосредствено ИС през предпазен диод. Данните за управление постъпват от микроконтролера uC на вход Тх, преобразуват се от ИС в съответствие с интерфейса и от извод LIN се подават по проводника Line. По същия път в обратна посока данни влизат в ИС, преобразуват се и чрез изход Rx достигат до uC.

Компанията Maxim Integrated произвежда МАХ13020 за LIN2.0 с VBAT = 5-38 V и защита на Line от напрежение до ±60 V, което позволява използването в превозни средства с 12, 24 и 48 V бордова мрежа. Напрежението на постъпващите по Line лог. 1 трябва да е с не повече от 1 V под VBAT, а изводи Rx и Тх изискват TTL логически нива.

С разновидностите LIN 1.3, LIN 2.0 и LIN2.1 може да работи ИС МСР2050 на Microchip Technology при VBAT = 6-18 V, консумиран ток до 0,2 mA и TTL логически нива на Rx и Тх. Входните напрежения на лог. 0 и лог. 1 по Line са съответно не повече от 0,4 VBAT и не по-малко от 0,6 VBAT, а изходният ток на извод LIN е не по-малък от 40 mA. На този извод има вградени защита от късо съединение на Line към шасито, която ограничава тока до не повече от 200 mA, защита от късо съединение към VBAT и срещу прекъсване на връзката с последното.

Сред последните новости е BD41020FJ-C на ROHM Semiconductor c VBAT = 5-27 V и температурен обхват от -40 до +125 °С.

Други интерфейси. Те не са специализирани за автомобили, но съществуват ИС за ползването им в тях. За всеки две линии на интерфейса RS232 може да се използва TRS32223-Q1 на Texas Instruments, която има два приемника и два предавателя.

Нейното захранващо напрежение VDD може да е 3,3 или 5 V, а защитата й от ESD е за напрежения ±15 kV. Осигурява се обмен на данни със скорост до 250 kbps, приемниците имат лог. 0 и лог. 1 съответно не повече от 0,4 V и не по-малко от VDD-0,6 V, а за предавателите те са съответно -5 V и +5 V (интерфейсът работи с двуполярни сигнали).

За интерфейси RS422 и RS485 е приемопредавателят LTC2865 на Linear Technology със скорости на обмен на данните 250 kbps и 20 Mbps, избирани чрез логическо ниво на един от входовете. Защитите са от ESD до ±8 kV, отскоци на напрежението по линията до ±60 V и максималнотокова на изхода на предавателя ±250 mA. Същата компания произвежда и буфера LTC4313-1 за транслиране на напреженията на логическите нива на интерфейса I2C между 1 и 5 V при скорост на обмен 400 kbps и защита от ESD до ±15 kV.

Нарастват приложенията на интерфейса USB за едновременно изпращане на данни за управление (Upstream) и за събиране на данни (Downstream) за работата на устройства. Сред последните новости е специално разработената за автомобилостроенето ИС S2R72A4 на Epson, предназначена за USB хъбове, осигуряващи обмен на данни при дължина на кабела над 5 m. Чрез нея могат да се изпращат данни към едно устройство и да се събират от четири.

Микроконтролери и процесори
Те също могат да са специализирани за автомобили или с общо предназначение, но отговарящи на изискванията, като делът на първите нараства. Същевременно микроконтролерите са значително по-разпространени от процесорите.

Микроконтролери (Automotive MCU). В зависимост от разредността на числата, с които работят, съществуват 8-, 16- и 32-битови, но има и съчетаващи последните две разновидности.

За изясняване на структурата им на фиг. 5 е дадена блоковата схема на серията C8051F5xxA на Silicon Labs. В основата на контролера е процесор тип 8051 с производителност до 25 MIPS. Към него има статична оперативна памет SRAM с обем 256 kB и флаш памет с обем до 8 kB. Блокът WDT е таймер за контрол на правилната работа на процесора, а POR е за изключване на захранването.

Цифровата част съдържа три програмируеми брояча РСА и блок PWM за генериране на ШИМ импулси, блокове за работа с интерфейсите UART и SPI, към които в 5 от ИС се прибавя LIN 2.0, и три 16b таймера. Останалите блокове на частта служат за връзка на 6-те извода I/O. В основата на аналоговата част е 12-битов АЦП, който чрез аналоговия мултиплексор AMUX може да получава сигнали от 6 входа на ИС. Освен това частта съдържа източник на опорно напрежение VREF, постояннотоков стабилизатор VREG и сензор за температурата във вътрешността на ИС. Действието на всички части се осигурява от вграден осцилатор.

Серията PIC на Microchip включва близо осембитови микроконтролери, всички възможности на които трудно могат да бъдат изброени. Те са с SRAM между 16 и 4096 kB и тактова честота 4 - 64 MHz, като специално могат да бъдат споменати два от тях. PIC10F322 с корпус с 6 извода, захранващо напрежение 1,8 - 5,5 V, памет SRAM 64 kB, тактова честота 16 MHz, три 8-битови АЦП и два блока за генериране на ШИМ импулси.

Микроконтролерът PIC16F1789 е с мощна аналогова част – 10-битов АЦП с 14 входа, 12-битов АЦП с 4 входа и три операционни усилвателя. Същият производител има подобен брой 16-битови микроконтролери за автомобилни приложения, напр. PIC24FJ64GA306 с 16 MIPS и 8192 kB SRAM.

Серията ХС800А на Infineon, предназначена за автомобилостроенето, включва 15 микроконтролера с тактова честота 24 или 26,7 MHz, флаш памет между 2 и 64 kB, като 6 от тях имат и вградена ROM. Специфични особености са няколкото вградени интерфейса CAN (MultiCAN) и работата на една от разновидностите до температура +150 °С.

Сред особеностите на 16-битовия микроконтролер ST10F280 на STMicroelectronics са наличието на блок за умножение и запаметяване (MAC) на 16-битови числа, 512 kB флаш памет и два CAN 2.0В контролера. Възможна е работата с 8- и 16-битови външни данни. От същия производител е 32-битовият микроконтролер SPC563M64L5, който освен флаш памет (1,5 MB) и 96 kB SRAM разполага с два CAN2.0B контролера и два контролера за интерфейса SCI, съвместим с LIN.

Серията С2000 32-битови микроконтролери на Texas Instruments съдържа 63 модела с тактова честота между 40 и 300 MHz и SRAM от 12 до 516 kB. Моделите имат един или повече от интерфейсите CAN, LIN, I2C, SPI и SCI, например TMS320F28030PAGO е с по един от всички, a TMS320F28235ZJZQ е с два интерфейса CAN.

Съществуват и микроконтролери с вграден блок на безжичен приемо-предавател. Пример е серията Si1000-Si1005 на Silicon Labs за двупосочни връзки в обхвата 240-960 MHz.
Цифровите сигнални контролери (DSC) също имат своите приложения в автомобилостроенето. Характерен пример са сериите dsPIC30F, включваща 11 ИС и dsPIC033 с 52 ИС на Microchip, от които контролерът  dsPIC33EP64GP502 е с производителност 60 MIPS, SRAM с обем 8192 kB и CAN интерфейс.

Процесори. Типичен пример е ADBF534WBBCZ4Aхх на Analog Devices, представляващ цифров сигнален процесор (DSP) с тактова честота 400 MHz, SRAM с обем128 kB и вграден интерфейс CAN2.0. Освен за работа с последния този DSP може да се използва в системи за озвучаване.

Сензори
Те са сред задължителните елементи за контрол на работата и параметрите на много от възлите и блоковете на автомобила, включително системите за безопасност.

Интелигентни сензори за акумулатори. За изясняване на действието им на фиг. 6 е дадено свързването на сензора ZSSC1856 на ZMDI. С помощта на 18-битов АЦП се измерва напрежението на акумулатора на входа VBAT и чрез мултиплексор същият АЦП измерва и напрежението на вход NTH, пропорционално на температурата на термистора NTC, която обикновено е тази на акумулатора.

Втори такъв АЦП е за измерване на консумирания от акумулатора ток чрез напрежението върху резистора Rshunt, подавано на входове INP и INN. Работата се осигурява от вграден микроконтролер, а резултатите от измерванията се получават на изход LIN във формата на този интерфейс. Съществена подробност е наличието на пет GPIO, на които данните могат да са във форматите на интерфейсите SPI, I2C и UART. Възможността на работа на ИС с акумулатори между 4 и 18 V дава възможност за използването й в електрически мотоциклети и скутери.

Сензори за магнитни величини. Един от масово използваните начини за регистриране на движението на механични части в автомобилите е, като едната е метална, а върху другата е закрепен сензор на Хол. Пример за ИС на такива сензори е серията S-57К1А на Seiko Instruments, която е в корпус с размери 3x1,6x1,2 mm и 3 извода. На единия от тях се получава напрежение, практически равно на захранващото на ИС (между 3,5 и 28 V) при магнитно поле около сензора с типична индукция 3 mТ, докато без поле напрежението е пренебрежимо малко.

Сензори за големи токове. Принципът на действието им е изяснен на фиг. 7 – магнитното поле от измервания ток през проводника на акумулатора или алтернатора се концентрира в процепа на малък тороидален магнитопровод (например от FeNi или FeSi сплав). Напрежението от поставения там сензор на Хол се оказва правопропорционално на тока.
Серията сензори DHAB на компанията LEM е предназначена за измерване на токове в конвенционални, хибридни и електрически автомобили.

Вградената електроника осигурява постоянно изходно напрежение, което е 2,5 V при нулев ток и нараства или намалява с 5,7 mV/A в зависимост от посоката му при обхват ±350 А. Серията НАВ на същия производител е с вградена ИС и на изхода си дава правоъгълни импулси с честота 125 Hz. Без ток коефициентът им на запълване е 0,5 и при максималния ток от 80 А достига до 0,1 или 0,9 в зависимост от посоката му. И двете серии се използват за измерване на постоянен, променлив и импулсен ток.

Системи за сигурност
Сред най-разпространените е антиблокиращата система ABS, задействаща се при натискане на спирачката и осигуряваща добро сцепление на колелата с пътя вместо плъзгане. За целта сензори (например на Хол) измерват скоростта на въртене на всяко от колелата и при намаление на някоя от тях поради опит за блокиране на колелото се задейства електромагнитен клапан, намаляващ налягането на спирачната течност.

Това действие се осигурява чрез специализиран контролер, пример за какъвто е TPIC7218 на Texas Instruments, който чрез външни NMOS транзистори управлява клапаните.
Пътното поведение на автомобила се следи и коригира чрез електронна система за стабилизация, в които наклонът и ъгловото ускорение се следят от микроелектромеханични (MEMS) жироскопи. Тези прибори се използват и за GPS системата при загуба на връзка със спътника, например при влизане на автомобила в тунел.

На основата на последното измерено негово местоположение и сигнала от жироскопа микроконтролерът на системата определя новото. Типичен съвременен жироскоп е ADXRS300 на Analog Devices. Системите за задействане на въздушните възглавници ползват ИС на акселерометри, които регистрират отрицателното ускорение при рязко намаляване на скоростта на автомобила. Пример за такава е ADXL78 на същия производител.

Защита на електрониката
Върху постоянното напрежение от акумулатора, който захранва всички електронни устройства и прибори в автомобила, неизбежно са насложени многобройни смущаващи сигнали – към познатите в електронни системи извън автомобила се прибавят такива, предизвикани от работата на двигателя и алтернатора, например последният предизвиква отскок на напрежението до 100 V при прекъсване на връзката към него.

Масово се използват единична и двойна защита с прибори за потискане на импулсни смущения (TVS). Първата от тях представлява свързване на прибор между изводите за постояннотоково захранване на предпазваното устройство и действието й е изяснено чрез първите две времедиаграми на фиг. 8а - при достигане на ограничаващото напрежение VC приборът TVS се отпушва и реално действа като късо съединение. Протичащият ток поради импулса води до отделяне на мощност, която не трябва да надхвърля параметъра максимална импулсна мощност (Peak Pulse Power Dissipation) PPPM.

При наличие на много големи смущения, например в камиони с 24-волтов акумулатор, се използва двойна защита (трите времедиаграми на фиг. 8а), реализирана чрез схемата на фиг. 8б. От нея се вижда символичното означение на TVS, а елементът R служи за ограничаване на тока на десния прибор.

Пример за TVS за единична защита е 6КА24 на Vishay, която е с VC = 40 V и РРРМ, равна на 6 kW при импулси 10/1000 us (съответно преден и заден фронт) и 2 kW за 10 us/50 ms. Допустимата температура във вътрешността на TVS е в диапазона от -65 до +185 °С.