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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
3 O0 H6 r. V# I7 ^& M* `* ]+ x. k/ Q7 r4 T7 C
        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。8 n2 q4 n+ ^3 n+ m& a; Y

3 h. H0 B: {3 P5 R( K二、TVS工作过程4 h2 Q2 A  {* b) o

. N% n( O& U6 \& ]$ `' [        上图是TVS的工作图形,首先解释几个TVS相关的参数:; S' R+ e2 K  Y7 n+ ?# q6 D

3 C, N8 s- A$ h; y6 [% F        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。1 `* K" j! i5 b5 Q$ _2 F

! W! L% m9 Y  J% w1 D3 R        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。; d- W- s& K) Z7 H

5 b+ D; z3 |& a! d; F        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。2 i0 Z: T4 j! I% s" x. [
, G  S0 L0 K+ E. u+ O" D
        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。
( t% q. u7 Y8 C
; J1 O3 V1 P. t: R8 A6 v        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。
; J( F( H0 f# p8 B# A
& O# ~4 h( N: P& R' P0 X        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。
9 W, {( J8 B# d+ u  P* B " \! ]( N/ M- f0 s
三、选型
. j, i, A  R3 {6 s3 z; Z
9 k4 p0 Y: D$ ?1 O, G        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。
) ~4 D. _) p) W& L$ H8 ^
: U( B9 v. j5 {1 `7 _9 Q! A& ^( e        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。
' p4 I: _5 S4 Q2 s) i
- r' Q4 A/ n# l) \3 i0 ?        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。3 f" D/ a- o4 Q' \% k
0 i, ^; {, V2 c( H, {# I7 ^! h
        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。
" `- Q3 C; ]& t! O' ]& s + X% ?) d1 [1 V! `. j
        选择上图中的SMF24A是比较合适。
) M  }4 h, n" G  y+ }
) F  Y( Z6 l) }8 O

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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 13:094 r/ V$ g' i+ I# A6 _# 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。
0 N) s  g& D: W/ N! _9 L1 U. |
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。$ p3 y) |% d8 U" E: R
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