1500 WATT PEAK POWER TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSORS The part number 15KE91A is a Transient Voltage Suppression (TVS) diode manufactured by General Instrument (GI). It is designed to protect sensitive electronic components from voltage transients and spikes. The key specifications for the 15KE91A TVS diode are as follows:

- **Peak Pulse Power Dissipation (Pppm):** 1500 W (for a 10/1000 µs waveform)
- **Standoff Voltage (Vwm):** 77.4 V
- **Breakdown Voltage (Vbr):** 85.8 V (minimum) to 94.5 V (maximum)
- **Clamping Voltage (Vc):** 139 V (at 100 A)
- **Maximum Reverse Leakage Current (Ir):** 1 µA (at Vwm)
- **Operating Temperature Range:** -55°C to +175°C
- **Package Type:** DO-201AD (Axial Leaded)

These specifications are typical for a TVS diode used in applications requiring protection against transient voltage events.

1500 WATT PEAK POWER TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSORS# Technical Documentation: 15KE91A TVS Diode

*Manufacturer: General Instrument (GI)*

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The 15KE91A is a unidirectional Transient Voltage Suppression (TVS) diode designed for robust overvoltage protection in electronic circuits. Typical applications include:

 Primary Use Cases: 
-  ESD Protection : Safeguards sensitive ICs from electrostatic discharge events up to 30kV
-  Lightning Surge Protection : Provides secondary protection in telecommunication equipment and power lines
-  Inductive Load Switching : Protects against voltage transients from relay coils, motor windings, and solenoid valves
-  Automotive Load Dump : Handles high-energy transients in automotive electrical systems

### Industry Applications
 Telecommunications: 
- DSL modems and routers
- Telephone line interface circuits
- Network equipment ports (Ethernet, xDSL)

 Automotive Electronics: 
- ECU protection circuits
- Power window and seat control modules
- CAN bus line protection

 Industrial Control Systems: 
- PLC I/O modules
- Motor drive circuits
- Sensor interface protection

 Consumer Electronics: 
- Power supply input protection
- USB and serial port protection
- Audio/video input circuits

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  Fast Response Time : Reacts to transients in picosecond range (typically <1.0ns)
-  High Surge Capability : Withstands 10/1000μs surge pulses up to 91.4A
-  Low Clamping Ratio : Maintains voltage at 147V during surge conditions
-  Robust Construction : Hermetically sealed glass package ensures reliability

 Limitations: 
-  Standby Power Consumption : Minimal leakage current (5μA maximum)
-  Voltage Derating : Requires derating at elevated temperatures (>25°C)
-  Physical Size : DO-201 package may be bulky for space-constrained designs
-  Unidirectional Nature : Only protects against positive voltage transients

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Pitfall 1: Improper Voltage Rating Selection 
-  Problem : Selecting TVS with standoff voltage too close to operating voltage
-  Solution : Ensure 15KE91A's 77V standoff exceeds maximum operating voltage by 10-20%

 Pitfall 2: Inadequate Current Handling 
-  Problem : Underestimating surge current requirements
-  Solution : Verify maximum expected surge current doesn't exceed 91.4A rating

 Pitfall 3: Thermal Management Issues 
-  Problem : Overheating during repeated surge events
-  Solution : Provide adequate PCB copper area for heat dissipation

### Compatibility Issues with Other Components

 Power Supply Compatibility: 
- Compatible with 48V-60V DC systems
- May require series resistors with low-impedance power sources

 Microcontroller/IC Interface: 
- Ensure clamped voltage (147V) doesn't exceed protected IC ratings
- May require additional filtering for sensitive analog circuits

 Connector and Cable Considerations: 
- Place close to connectors/ports for optimal protection
- Consider parasitic inductance in high-speed applications

### PCB Layout Recommendations

 Placement Strategy: 
- Position within 1-2cm of protected port/connector
- Minimize trace length between TVS and protected circuit

 Routing Guidelines: 
- Use wide traces (≥20mil) for power and ground connections
- Avoid vias between TVS and protected component when possible

 Grounding Considerations: 
- Connect to solid ground plane
- Ensure low-impedance return path to surge source

 Thermal Management: 
- Provide at least 1 square inch of copper pour for heat dissipation

1500 WATT PEAK POWER TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSORS The part number **15KE91A** is a Transient Voltage Suppressor (TVS) diode manufactured by **ON Semiconductor**. It is designed to protect sensitive electronics from voltage transients and electrostatic discharge (ESD). Below are the key specifications:

- **Voltage - Reverse Standoff (Typical)**: 77.7V  
- **Voltage - Breakdown (Min)**: 86.3V  
- **Voltage - Clamping (Max) @ Ipp**: 140V  
- **Current - Peak Pulse (10/1000µs)**: 77.8A  
- **Power - Peak Pulse**: 1500W  
- **Operating Temperature**: -55°C to +175°C  
- **Package / Case**: DO-201AD  
- **Mounting Type**: Through Hole  
- **Polarity**: Unidirectional  

This TVS diode is commonly used in applications such as automotive systems, industrial controls, and telecommunications equipment for surge protection.

1500 WATT PEAK POWER TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSORS# Technical Documentation: 15KE91A TVS Diode

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The 15KE91A is primarily employed for  transient voltage suppression  in electronic circuits, specifically designed to protect sensitive components from voltage spikes and electrostatic discharge (ESD) events. Common implementations include:

-  Power Supply Protection : Safeguarding DC power lines from inductive load switching transients and lightning-induced surges
-  Data Line Protection : Shielding communication interfaces (RS-232, RS-485, Ethernet) from ESD and electrical fast transients (EFT)
-  Automotive Systems : Protecting electronic control units (ECUs) from load dump and jump start scenarios
-  Industrial Controls : Securing PLCs, sensors, and motor drives from industrial electrical noise

### Industry Applications
-  Telecommunications : Base station equipment, network switches, and communication modules
-  Automotive Electronics : Infotainment systems, engine control modules, and battery management systems
-  Consumer Electronics : Smartphones, tablets, and home appliances requiring ESD protection
-  Industrial Automation : Motor drives, power supplies, and measurement equipment
-  Medical Devices : Patient monitoring equipment and diagnostic instruments

### Practical Advantages and Limitations
 Advantages: 
-  Rapid Response Time : <1.0 ps response to transient events
-  High Peak Power Dissipation : 1500W for 10/1000μs pulse
-  Low Clamping Voltage : Provides effective protection for downstream components
-  Bidirectional Operation : Suitable for AC and bidirectional DC applications
-  Compact Packaging : DO-201 package enables space-efficient PCB design

 Limitations: 
-  Limited Energy Absorption : Not suitable for sustained overvoltage conditions
-  Parasitic Capacitance : ~100pF may affect high-frequency signal integrity
-  Voltage Derating Required : Operating temperature affects maximum working voltage
-  Single-Event Protection : May require replacement after significant transient events

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions
 Pitfall 1: Improper Voltage Selection 
-  Issue : Selecting TVS with standoff voltage too close to normal operating voltage
-  Solution : Maintain 10-20% margin above maximum operating voltage (91V standoff for ≤75V systems)

 Pitfall 2: Inadequate Current Handling 
-  Issue : Underestimating peak surge current requirements
-  Solution : Calculate expected surge current using Ipp = Ppp / Vc, where Vc is maximum clamping voltage

 Pitfall 3: Thermal Management Neglect 
-  Issue : Overheating during repeated transient events
-  Solution : Implement thermal vias and consider heatsinking for high-frequency transient environments

### Compatibility Issues with Other Components
-  Microcontrollers : Ensure clamping voltage (128V max) doesn't exceed MCU absolute maximum ratings
-  DC-DC Converters : Verify TVS capacitance doesn't affect converter stability
-  Communication ICs : Match TVS capacitance to signal frequency requirements
-  Fuses : Coordinate blow characteristics with TVS response time

### PCB Layout Recommendations
-  Placement : Position TVS diode as close as possible to protected port or connector
-  Routing : Use wide, short traces to minimize parasitic inductance
-  Grounding : Employ low-impedance ground connections with dedicated ground plane
-  Thermal Management : 
  - Use thermal relief patterns for soldering
  - Implement thermal vias for heat dissipation
  - Maintain minimum 2mm clearance from heat-sensitive components

## 3. Technical Specifications

### Key Parameter Explanations
-  Standoff Voltage (Vrwm) : 77.5V - Maximum continuous working voltage
-  Breakdown Voltage (Vbr) : 85.5V min @