1500 Watt peak power transient voltage suppressor. Reverse stand-off voltage VRWM = 185.00 V. Test current IT = 1 mA. The part 15KE220CA is a Transient Voltage Suppressor (TVS) diode manufactured by General Semiconductor (GS), which is now part of Vishay. The key specifications for the 15KE220CA are as follows:

- **Peak Pulse Power (PPP):** 15000 W (15 kW) for a 10/1000 µs waveform.
- **Standoff Voltage (VWM):** 187 V.
- **Breakdown Voltage (VBR):** 207 V (minimum) to 229 V (maximum).
- **Clamping Voltage (VC):** 302 V at 100 A.
- **Maximum Reverse Leakage Current (IR):** 5 µA at VWM.
- **Operating Temperature Range:** -55°C to +175°C.
- **Package:** DO-201AD (DO-15).
- **Polarity:** Unidirectional.

This TVS diode is designed to protect sensitive electronic components from voltage transients and surges, commonly used in applications such as power supplies, automotive systems, and industrial equipment.

1500 Watt peak power transient voltage suppressor. Reverse stand-off voltage VRWM = 185.00 V. Test current IT = 1 mA.# Technical Documentation: 15KE220CA TVS Diode

*Manufacturer: GS*

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The 15KE220CA is a bidirectional Transient Voltage Suppression (TVS) diode designed for robust overvoltage protection in electronic circuits. Typical applications include:

-  Power Supply Protection : Safeguarding DC power lines from voltage transients and surges
-  Communication Interfaces : Protecting RS-232, RS-485, and Ethernet ports from ESD events
-  Industrial Control Systems : Shielding sensitive control circuitry from inductive load switching transients
-  Automotive Electronics : Protecting ECUs and sensors from load dump and other automotive transients
-  Consumer Electronics : Providing ESD protection for USB ports, audio/video interfaces, and charging circuits

### Industry Applications
-  Telecommunications : Base station equipment, network switches, and communication modules
-  Automotive : Engine control units, infotainment systems, and sensor interfaces
-  Industrial Automation : PLCs, motor drives, and measurement equipment
-  Medical Devices : Patient monitoring equipment and diagnostic instruments
-  Renewable Energy : Solar inverters and wind power control systems

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  Fast Response Time : Reacts to transients in picoseconds, significantly faster than MOVs
-  Bidirectional Operation : Protects against both positive and negative voltage transients without requiring polarity consideration
-  High Surge Capability : Withstands multiple 15kW surge pulses (10/1000μs waveform)
-  Low Clamping Voltage : Typically 358V at 100A, providing effective voltage limiting
-  Compact Package : DO-201AD package offers high power handling in relatively small footprint

 Limitations: 
-  Limited Energy Absorption : Lower energy handling compared to MOVs or GDTs for sustained overvoltage events
-  Voltage Derating : Requires careful consideration of operating temperature effects on breakdown voltage
-  Capacitance Impact : ~150pF junction capacitance may affect high-speed data lines
-  Cost Consideration : Higher per-unit cost compared to some alternative protection devices

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Pitfall 1: Incorrect Voltage Rating Selection 
-  Problem : Selecting TVS with breakdown voltage too close to operating voltage
-  Solution : Ensure VBR(min) > 1.2 × Voperating(max) to avoid false triggering

 Pitfall 2: Inadequate Current Handling 
-  Problem : Underestimating surge current requirements
-  Solution : Calculate worst-case surge current and verify IPP rating (100A for 15KE220CA)

 Pitfall 3: Thermal Management Issues 
-  Problem : Overheating during repeated surge events
-  Solution : Provide adequate copper area for heat dissipation and consider derating at elevated temperatures

### Compatibility Issues with Other Components

 Positive Compatibility: 
- Works well with series resistors for current limiting
- Compatible with fuses and PTCs for comprehensive protection schemes
- Pairs effectively with common-mode chokes for EMI suppression

 Potential Issues: 
-  With Microcontrollers : Ensure clamping voltage doesn't exceed absolute maximum ratings of protected ICs
-  With DC-DC Converters : Verify TVS capacitance doesn't affect converter stability
-  With High-Speed Interfaces : Consider capacitance impact on signal integrity above 10MHz

### PCB Layout Recommendations

 Placement: 
- Position TVS diode as close as possible to protected port or connector
- Minimize trace length between TVS and protected circuit (< 25mm ideal)

 Routing: 
- Use wide traces (≥ 40 mil) for high-current surge paths
- Maintain adequate clearance (≥ 1mm) between surge traces and sensitive