|
0引言 瞬态电压抑制器是一种二极管形式的高效能保护器件，具有极快的响应时间和相当高的浪涌吸收能力。当TVS的两端受到反向瞬态过压脉冲时，能以极高的速度把两端间的高阻抗变为低阻抗，以吸收瞬间大电流，并将电压箝制在预定数值，从而有效保护电路中的元器件免受损坏。本文讲述了TVS器件的主要特性参数和选用注意事项，同时给出了TVS在电路设计中的应用方法。 1 TVS器件的特性及主要参数 1.1 TVS的器件特性 在规定的反向应用条件下，TVS对受保护的线路呈高阻抗状态。当瞬间电压超过其击穿电压时，TVS就会提供一个低阻抗的路径，并通过大电流方式使流向被保护元器件的瞬间电流分流到TVS二极管，同时将受保护元器件两端的电压限制在TVS的箝制电压。当过压条件消失后，TVS又恢复到高阻抗状态。与陶瓷电容相比，TVS可以承受15 kV的电压，但陶瓷电容对高压的承受能力比较弱。5 kV的冲击就会造成约10％陶瓷电容失效，而到10 kV时，其损坏率将高达到60％。 1.2 TVS器件的主要参数 （1）最小击穿电压VBR 当TVS流过规定的电流时，TVS两端的电压称为最小击穿电压，在此区域，TVS呈低阻抗的通路。在25℃时，低于这个电压，TVS是不会发生雪崩击穿的。 （2）额定反向关断电压VWM VWM是TVS在正常状态时可承受的电压，此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压。但它又需要尽量与被保护电路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS工作以前使整个电路面对过压威胁。按TVS的VBR与标准值的离散度，可把VBR分为5％和10％两种，对于5％的VBR来说，VWM=0.85VBR腿；而对于10％的VBR来说，VWM=0.81VBR。 （3）最大峰值脉冲电流IPP Ipp是TVS在反向状态工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的最大脉冲峰值电流。 （4）箝位电压Vc 当脉冲峰值电流Ipp流过TVS时，其两端出现的最大电压值称为箝位电压Vc。Vc和Ipp反映了TVS的浪涌抑制能力。通常把Vc与VBR之比称为箝位因子（系数），其值一般在1.2～1.4之间。实际使用时，应使Vc不大于被保护电路的最大允许安全电压，否则被保护器件将面临被损坏的可能。 （5）最大峰值脉冲功耗PM PM通常是最大峰值脉冲电流Ipp与箝位电压Vc的乘积，也就是最大峰值脉冲功耗。它是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。在给定的最大钳位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、脉冲持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不可重复施加的。 （6）电容量C TVS的电容是由其硅片的截面积和偏置电压来决定的，它是在1 MHz特定频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大，将使信号衰减。因此，电容C是数据接口电路选用TVS的重要参数。 （7）漏电流IR IR是最大反向工作电压施加到TVS上时，TVS管的漏电流。当TVS用于高阻抗电路时，这个漏电流IR一个重要参数。 2选用TVS的注意事项 在选用TVS时，根据电路的具体情况，一般应考虑以下几个主要因素： 首先，由于双向TVS可以在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平。因此，若电路有可能承受来自两个方向的浪涌电压冲击时，应当选用双向TVS。双向TVS一般适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。另外，箝位电压Vc不大于被保护电路的最大允许安全电压。 其次，就是最大峰值脉冲功耗PM必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。但是，在实际应用过程中，浪涌有可能重复地出现，在这种情况下，即使单个的脉冲能量比TVS器件可承受的脉冲能量要小得多，但是，如果重复施加，这些单个的脉冲能量积累起来，也可能在某些情况下超过TVS器件所能承受的脉冲能量。因此，在电路设计时，必须在这点上认真考虑并选用合适的TVS器件，以使其在规定的间隔时间内，重复施加脉冲能量的累积不至于超过TVS器件的脉冲能量额定值。 第三，在实际应用过程中，对最大反向工作电压必须有正确的选取，一般原则是以交流电压的1.4倍来选取TVS管的最大反向工作电压。直流电压则按1.1～1.2倍来选取TVS管的最高反向工作电压。 3 TVS在电路设计中的典型应用 在实际的应用电路中，处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法，就是将瞬时电流从敏感器件引开。为达到这一目的，将TVS在线路板上与被保护线路并联。这样，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TNS将发生雪崩击穿，从而提供给瞬时电流一个超低阻抗的通路，其结果是瞬时电流通过TVS被引开，从而避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。在此之后，当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管再自动恢复至高阻状态，整个回路进入正常电压状态。以下是TVS在电路应用中的几个典型实例。
3.1 TVS在交流电路中的应用 图1所示是一个双向TVS在交流电路中的应用电路。应用TVS可以有效地抑制电网带来的过载脉冲，从而起到保护整流桥及负载中所有元器件的作用。图1中的TVS箝位电压应不大于电路的最大允许电压。
3.2用TVS保护直流稳压电源 图2是一个直流稳压电源，在其稳压输出端加上TVS，可以保护使用该电源的仪器设备，同时还可以吸收电路中晶体管的集电极到发射极间的峰值电压，从而保护晶体管。建议在每个稳压源的输出端增加一个TVS管，这样可以大幅度地提高整机的可靠性。
3.3用TVS保护晶体管电路 各种瞬变电压能使晶体管的EB结或CE结击穿而损坏，特别是晶体管集电极有感性（线圈、变压器、电动机）负载时，通常会产生高压反电势，因而可能使晶体管损坏。在实际应用中，建议采用TVS作为保护器件。图3所示为TVS保护晶体管的四种电路实例.
由于现代IC的集成度越来越高，而其耐压则越来越低，因而很容易受到瞬变电压的冲击而损坏，故须采取保护措施。通常在CMOS电路的输入端及输出端都有保护网路，为了可靠起见，在各整机对外接口处也增加了各种保护网络。图4给出了用TVS对TTL及CMOS器件进行保护的有关电路措施。
3.5用TVS保护集成运放 集成运放对外界电应力非常敏感。因此，在使用运放的过程中，如果因操作失误或采取了不正常的工作条件，往往会出现过大的电压或电流，特别是浪涌和静电脉冲，从而很容易使运放受损或失效。图5所示是用TVS在运放差模输入端防止过压损伤的保护电路。
4结束语 本文主要讲述了TVS器件的特性和主要参数，以及选用器件时的注意事项，同时给出了器件在电路设计中的典型应用电路，以便加深电路设计人员对TVS的认识，为设计出高可靠性的应用电路提供基础。虽然目前的TVS在国内的应用正处于推广阶段，但我们有理由相信，随着越来越多的设计者对TVS的认识不断加深以及TVS所表现出来的优异性能，TVS器件最终将获得极为广泛的应用。 哪位能说说TVS二极管的用法和特性啊，小弟最近在摸索阶段，一般TVS接在哪里一般TVS接在哪里 NJNUEMC 发表于 2012-3-20 08:36 用处较多，常用语静电放电抑制，雷击浪涌等，一般应该用在电路器件的脉冲入口 化二为一 发表于 2012-3-20 08:52 一般用于瞬态抑制，主要类型有两种：（1）防雷型TVS管：譬如P6SMBJ6.8CA，600W（10us/1000us测试波形），通流量很大，反应速度小于1ns，但其寄生电容也很吓人，几百pF,一般用于RS422、RS485、CAN的后级防雷（前级用防电管）；（2）防静电型TVS管：譬如SMJA15-8、SLV2.8-4，寄生电容小，通流量小（300W,8us/20us测试波形），反应速度一般为pS级，一般用于USB、DVI等室内设备的静电防护（热插拔） xinlike 发表于 2012-3-25 01:29 TVS管的通过功率通常不大，我做过一些测试，如果浪涌直接加到TVS管，很容易吧TVS管打坏掉。而压敏电阻则没事。 xinlike 发表于 2012-3-25 01:30 我用实验的TVS没有确定是防雷还是防静电的。希望能继续讨论。 桃花岛主 发表于 2012-3-25 22:38
TVS通常是用来抑制一些瞬态大能量如静电、浪涌、冲击等，抑制静电时，一般单独使用TVS就可以，但是，在抑制浪涌和冲击时，因为能量比较大，通常是用在防护电路的次级，防护电路初级通常为大通流的气体放电管、压敏电阻等，因为这些器件响应速度慢，会有很大的残压，所以次级用
TVS做精细保护，初级和次级防护器件中间通常使用电感和电阻退耦，一般电源上使用电感，不消耗能量，而信号线上使用电阻，防止电感对高频信号产生影响。 化二为一 发表于 2012-3-26 08:23 TVS管，哪怕是放雷型TVS管，直接做10/700us浪涌实验，一般会打坏的，即使前级有防雷管、压敏电阻，其性能也会下降的 vitastata 发表于 2012-3-26 09:55 请问ISO7637-2中的5A波形需要多大的TVS 桃花岛主 发表于 2012-3-26 23:19 [b]回复
[url=http://bbs./redirect.php?goto=findpost&pid=20045&ptid=4653]8#[/url]
[i]vitastata[/i] [/b] xinlike 发表于 2012-3-27 09:09 主要是动作电压吧，电流应该是估计的导通电流，在正常状态下，TVS是不动作的。 zoumm19 发表于 2012-3-27 09:12 学习了，谢谢！ red127 发表于 2012-3-30 14:32 岛主总结的很详细，:victory: zhongkai 发表于 2012-4-6 17:55 岛主发的TVS的图的产品20KA的巨贵，主要用的48V基站电源。不过现在已经有两家企业做出无续流的GDT可以替代他。 |
|
|
