Как-то 5-вольтовый USB адаптер питания, от которого на тот момент заряжался телефон, хлопнул внутри и задымился. Сразу же он был отключен, и на выходных USB разъёмах того адаптера было обнаружено около 19 вольт постоянного напряжения вместо положенных 5 вольт:

Видимо, в момент резкого превышения выходного напряжения адаптера его выходной фильтрующий электролитический конденсатор от перенапряжения быстро перегрелся и взорвался с хлопком, заодно пустив из внутренностей адаптера сизый дым. Причина "бунта" того адаптера - выход из строя оптопары PC817. Хорошо ещё, что все произошло на глазах, и заряжаемый телефон не успел пострадать от перенапряжения.

Ряд приличных производителей на выходе схем своих импульсных адаптеров и блоков питания нередко устанавливают защитные TVS диоды. По конструкции корпусов такие радиодетали могут отличаться друг от друга, но суть их работы общая. Это пробивной стабилитрон (супрессор), представляющий собой включенный в обратном направлении достаточно мощный диод. В норме какого-либо влияния на подключаемую цепь он не оказывает. Однако при достижении порогового напряжения P-N переход такого диода пробивается, после чего накоротко замыкает защищаемую электрическую цепь.



Защитные TVS диоды (супрессоры, стабилитроны) P6KE6.8A и P6KE15A были приобретены в китайском магазине Parity Supermarket electronic accessories на сайте ритейлера AliExpress. Партия из 20 штук таких деталей стоила там порядка 60 рублей без учёта стоимости доставки. Выбор модификаций таких стабилитронов там немаленький - начиная от модели P6KE6.8A на напряжение срабатывания 6,8 вольт, и заканчивая P6KE440A на напряжение срабатывания 440 вольт. Наиболее ходовые это P6KE6.8A для защиты от аварийного перенапряжения 5 вольтовых БП, P6KE10A и P6KE12A для защиты 9 вольтовых БП, P6KE15A и P6KE16A для защиты от выходного перенапряжения 12 вольтовых БП. А также P6KE27A для защиты 24 вольтовых БП и P6KE39A для защиты 36 вольтовых БП.

Допустимое отклонения напряжения срабатывания от маркированного у TVS стабилитрона может составлять от 0,35V для P6KE6.8A, как в плюс, так и в минус, и до 2V в обе стороны для P6KE39A. И до 22 вольт в обе стороны для P6KE440A.
На нижней фотографии партия новых TVS стабилитронов P6KE6.8A:

В момент защитного пробоя импульсный аварийный ток через защитный диод P6KE6.8A может достигать 57 ампер. Постоянный обратный (паразитный) ток через P6KE6.8A, согласно даташиту, при обычной работе может достигать 10 миллиампер. На практике такой обратный ток значительно меньше, и стремится к "0". Поэтому супрессор может потреблять некоторую мощность от защищаемого им блока питания. У более высоковольтных супрессоров, чем начальный P6KE6.8A, обратный ток нормирован значением не выше 1 миллиампера. Для P6KE15A, например, обратный ток при нормальной работе как раз нормирован до 1 мА. При пробое импульсный аварийный ток для P6KE15A может достигать 28 ампер. Мощность в импульсе, рассеиваемая такой деталью в момент её пробоя, может достигать 600 ватт. Помимо прочего, TVS стабилитрон P6KE автоматически защищает цепи питания от переполюсовки, или иными словами от случайной смены полярности.

При проверке мультиметром в режиме омметра TVS супрессор P6KE6.8A прозванивается как обычный кремниевый диод с "–" (катодом) на маркированном серым колечком выводе:

При включении в защищаемую цепь выводы любого TVS стабилитрона P6KE должны напрямую подключаться в обратном направлении, а именно маркированным серым колечком выводом к "+" цепи блока питания, а вторым выводом к "–" цепи блока питания. Умный тестер Mega328 тоже определяет такой стабилитрон как простой кремниевый диод:

Задача защитного TVS диода состоит в том, чтобы импульсным обратимым срабатыванием, а иногда и ценой собственной жизни, защитить питаемое от блока питания устройство от аварийного перенапряжения. И перевести блок питания в режим короткого замыкания выходных цепей при выходе БП из строя. После чего там срабатывают другие цепи защиты, переводя входной ключевой каскад импульсного БП в неактивный режим, и срывая его генерацию. Или перегорает плавкий предохранитель в случае его наличия. Что обычно уже безопасно для окружающего пространства как в термическом, так и в противопожарном плане.

К сожалению, немало производителей блоков питания в целях экономии защитные TVS диоды в своих схемах не используют. В ряде случаев защитный стабилитрон на выходе блока питания можно подключить самостоятельно без разборки корпус БП. Для этого он распаивается в подходящем месте прямо на выходном кабеле БП. Или даже припаивается на входе питаемого от БП устройства уже внутри него, если так удобнее. Таким образом, востребованность в защитных TVS диодах всегда была и будет, и они пригодятся как при ремонте существующих импульсных блоков питания небольшой мощности, так и для самостоятельной организации цепей защиты шин питания самых различных электронных устройств.

На нижней фотографии в разобранном виде изображена 5-вольтовая USB зарядная станция VoxLink SY-119 4 port 5V 4A USB Charger Station:

Вид печатной платы устройства с обратной стороны:

Выходная 5-вольтовая цепь этой достаточно мощной в плане выходного тока станции в заводском виде лишена защиты от перенапряжения посредством TVS стабилитрона. Вид выходных цепей устройства при выпаянном заводском светодиоде индикации включения справа внизу на следующей фотографии:

Вид на эту же самую печатную плату уже после самостоятельной установки защитного TVS стабилитрона P6KE6.8A, он указан синей стрелкой:

Ещё одна фотография этого участка печатной платы:

Для установки TVS стабилитрона P6KE6.8A в печатной плате были просверлены два отверстия небольшого диаметра. Сама радиодеталь была припаяна к дорожкам печатной платы параллельно 5-вольтовому выходу схемы. Места паек её выводов на нижней фотографии расположились слева внизу ровно над маркировкой R13:

Далее будет токовое тестирование двух видов TVS стабилитронов, а именно 6,8-вольтовых P6KE6.8A и 15-вольтовых P6KE15A. Проверка одного из TVS стабилитронов P6KE15A на тестере Mega328:

Один из P6KE15A крупным планом:

Стрелочный прибор на нижних фотографиях контролирует ток в миллиамперах через стабилитрон. Вся шкала стрелочного прибора на 10мА с дальнейшей автоматической защитой от превышения тока. Подключение P6KE15A производится в обратном направлении катодом (выводом с маркировкой серой полоской) к "+" регулируемого источника питания, и анодом к "–" источника питания. Цифровой мультиметр DT-830B показывает значение прилагаемого к TVS стабилитрону на этот момент напряжения в вольтах.
При обратном напряжении на P6KE15A в пределах 12,04V супрессор "спит", и на подобное напряжение не реагирует:

При напряжении на P6KE15A в пределах 15,15V стабилитрон начинает "просыпаться", и через него появляется небольшой начальный ток утечки значением около 1мА:

При напряжении 15,98V стабилитрон "пробивает", и ток через него лавинообразно увеличивается. Это уже защитный режим работы такой радиодетали:

Теперь внизу токовые испытания защитного низковольтного TVS стабилитрона P6KE6.8A. При обратном напряжении на P6KE6.8A в пределах 5,16V стабилитрон "спит", и на происходящее вокруг себя никак не реагирует:

При достижении напряжения на его выводах в 6,77V стабилитрон резко "пробивает", и его P-N переход входит в защитный режим работы:

В момент "пробоя" стабилитрона падение напряжения на нём составляет менее 1 вольта, а именно 0,71V. Что равноценно режиму короткого замыкания шунтируемой TVS стабилитроном цепи:

Защитные TVS стабилитроны указанной модельной линейки выпускаются на большое количество вариантов напряжений срабатывания. Это напряжение указано на их корпусной маркировке после обозначения P6KE. Как правило, защитное напряжение срабатывания TVS стабилитрона на несколько вольт должно превышать нормальное стабилизированное напряжение на выходе защищаемой выходной шины блока питания. Для ходовой шины напряжения 5 вольт маркированное напряжение срабатывания защитного стабилитрона обычно составляет 6,8 вольт. Для шины напряжения 12 вольт напряжение срабатывания защитного стабилитрона должно составлять порядка 15 вольт. И так далее. Буква "A" на конце маркировки детали означает её способность работать только при постоянном напряжении защищаемой электрической цепи. Те двунаправленные супрессоры, которые имеют на конце маркировки буквы "CA", способны защищать цепи как постоянного, так и переменного тока.