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TVS相关参数与选型

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发表于 2022-11-24 09:59 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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一、介绍' z+ c7 n$ X: J0 [
: k" ?: _0 m, r& b
        TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管,又称为瞬态抑制二极管,是普遍使用的一种新型高效电路保护器件,它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时,TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗,以吸收一个瞬间大电流,把它的两端电压箝制在一个预定的数值上,从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。主要用在具有静电和电压尖峰的电路中起保护作用。! I4 B% ~) \# S0 ^1 w

: L# p1 P0 W/ t二、TVS工作过程% [/ v/ S6 |8 K. E# `

+ P$ o$ N2 H* Q, m        上图是TVS的工作图形,首先解释几个TVS相关的参数:; V) F1 Y) E9 b( h  U# H3 R% S

5 ]# r8 L4 _( i; j4 |        1、VRWM(最大反向工作电压):在这个电压下,TVS的功耗很小,使用时要使被保护电路的工作电压低于此值,以便TVS接入电路后不影响电路工作。- z" W- l) s, I' j( Q- w* w
1 }  _* R: ]" y7 f# c$ D
        2、VBR(反向击穿电压):这是TVS管通过电流IR时的电压,这是TVS管导通的标志电压,从此点开始TVS进入雪崩击穿。
* F9 m) R8 u8 t5 y! T; F) `* r! U( D$ B
        3、VCL(最大钳位电压):指当TVS流过IPP电流时的电压,是TVS管将电压尖峰钳制到的电位值。比如来了1000V、2000V的电压尖峰,都会被TVS钳制到VCL电平。VCL要小于被保护电路的最大耐压值,比如被保护芯片耐压30V,那么就要选VCL小于30V的TVS。
- B  ], R3 P$ e8 Y0 G- x# Q0 @
7 m1 W: a# _. X7 }+ m" z# G        4、IPP(最大反向脉冲峰值电流):是TVS允许通过的最大脉冲峰值电流,超过此值,TVS可能损坏。
; Q% h" C& g* l. a9 s1 F" I) I7 P$ T7 B; v. e
        5、TVS管分为单极性和双极性,若TVS管有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时,应当选用双极性的,否则选用单极性。
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& j2 f4 _( a) w1 z        6、CJ(结电容):电容量C是由TVS雪崩结截面决定的,这是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS管的电流承受能力成正比,C太大将使信号衰减。因此,C是数据接口电路选用TVS管的重要参数。对于信号频率越高的回路,TVS的电容对电路的干扰越大,形成噪声或衰减信号强度也大。高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS,电容不大于3 pF),而对电容要求不高的回路,电容的容量选择可高于40 pF。
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/ a  S6 ]5 @* Z" \% \! T三、选型' f- ~8 E9 y- U/ s; J, G9 Z! [

9 B/ C& S/ s4 y# q8 r+ Y4 E        1、首先确定电路是否存在两个方向的电压尖峰,如果有就选双极性TVS,如果没有就选单极性TVS。
  V7 T( \( [6 L" D( |* H" D( B$ {' I" J/ ]
        2、确定电路的正常工作电压、最大耐压值,凭此来确定TVS的VRWM、VCL。, l) m6 \# M. t8 I$ q0 s

0 m! u, U' K& j3 `0 Y6 m7 U( L        3、大概评估电压尖峰的频率、幅值,从而确定TVS的功率,从而确定其封装。
; v6 ~" l! `) E7 g8 }/ E, r/ x, E$ M1 A
        比如一个DCDC电路,正常工作电压24V,电源芯片耐压值为40V,电压尖峰能量并不大。那么TVS就要选单极性,VRWM大于24V,VCL小于40V的TVS,电压尖峰能量不是很大,封装可以选SOD123的。
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1 D" E2 X% X7 Y  o- m        选择上图中的SMF24A是比较合适。
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发表于 2022-11-24 11:01 | 只看该作者
TVS 反向并联在电路中,当电路正常工作时,处于高阻状态截止可以理解为开路。当电路异常超过击穿电压时,TVS迅速由高阻状态变为低电阻状态,泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地,同时把异常过电压钳制在后级电路可承受的安全水平之内,从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后,TVS 阻值又恢复为高阻态。

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3#
发表于 2022-11-24 13:09 | 只看该作者
TVS 有单向与双向之分,单向TVS 一般应用于直流供电电路,双向TVS 应用于电压交变的电路。

点评

单向TVS,当有负半周的电压时,相当于二极管正常导通钳位电压大概在0.7V。当然负半周电压超过耐压值会将TVS烧毁。  详情 回复 发表于 2022-11-24 13:42

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发表于 2022-11-24 13:42 | 只看该作者
架海梁心 发表于 2022-11-24 13:090 m5 ^6 h7 S0 U4 D/ _
TVS 有单向与双向之分,单向TVS 一般应用于直流供电电路,双向TVS 应用于电压交变的电路。
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单向TVS,当有负半周的电压时,相当于二极管正常导通钳位电压大概在0.7V。当然负半周电压超过耐压值会将TVS烧毁。- @; G7 H+ w( R1 j0 m( y9 n+ M
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