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摘要：TVS管是常用的保护器件，但在平时正常环境的测试中，并不能明显地感觉到它的存在，好像有没有TVS管，都一个样。TVS管表示很委屈。TVS管本身就是为了在意外情况（比如瞬间高压串扰）保护电路的，既然是意外，就不会一直存在，平时当然就缺乏存在感了。但在实际应用，尤其是工业应用中，没有它是不行的，分享一个实际项目经历，感受一下TVS管的作用。 关键词：CAN总线 TVS管 防雷管 抗干扰 1.缘起 这个故事要从刚参加工作的时候说起。一个前辈设计的一个具有CAN总线接口的传感器，说是在现场使用中出现了总线通信中断的问题，派我过去排查一下问题。我们的产品是应用工业现场的，属于特殊行业。到现场后，发现是CAN收发器芯片损坏了，收发器用的是PCA82C250，更换了一个便好了，因此，首先认为是器件的问题，没有多想。虽然问题解决了，但应客户的要求，要观察两天，于是就继续待在现场观察一下。 隔了一天，客户又反映通信中断了，查看了一下，又是CAN收发器芯片损坏了，为了查清问题，直接换了一块新的板子让用户先用，把出问题的板子从传感器中拿了出来进行测试。测试发现，在CAN总线接口部分，除了PCA82C250损坏了，其它器件都是正常的。在当时看来，芯片损坏主要有两种可能：一是芯片本身质量问题，二是有干扰导致芯片损坏。但已经连续损坏了两次，如果是芯片质量问题，不同批次的两个芯片都有质量问题的概率太低了，于是重点看接口保护部分是否有问题。 2.问题查找 当时也是持怀疑的态度，因为公司所有产品的CAN接口电路都是一样的，如果有问题，早就应该暴露了啊。细看了一下，发现之前CAN接口上都是用的6.5V的双向TVS管，但这个板子上用的是一个防雷管，好像发现了端倪。这里说明一下，传感器是用在特殊行业的，由于没有接地线，因此CAN总线的两根线并没有通过高压电容导向大地，只是简单地采用3个TVS管进行了保护，如图1所示。 图1 图中的3个TVS管，现场的板子上焊接的是防雷管，动作电压在200V左右。把有问题的板子的防雷管重新换成了6.5V的TVS管，然后重新放回现场使用，没有再出现问题。 TVS管是瞬态二极管（Transient Voltage Suppressor）的简称。TVS是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两端受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应速度快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点，广泛应用在现场总线设备中。图1中使用的是双向TVS管，可以实现双向保护。 TVS管的保护能力是比较强的，可以吸收比较高的能量。但一般情况下，不能承受持续的重复冲击，不应超过0.01%（冲击脉冲持续时间与间歇时间之比），超过的话，容易造成TVS管损坏。当瞬时脉冲结束后，TVS管自动恢复到高阻状态，整个电路恢复正常工作。 3.分析（要重视TVS） 首先，直观感受，在这个特定的应用场景中，TVS管是必须的，没有它，设备容易损坏，所以TVS管是很重要的哦。 其次，至于前辈为什么使用防雷管，后来我跟他交流的时候得知，在之前的一个工业现场，也出现了CAN收发器芯片损坏的情况，当时的干扰电压比较高，通过加防雷管的方法解决了问题。在后来的设备生产中，忘记了把bom恢复成TVS管。这是问题产生的原因。 第三，在一般的通信接口设计中，会加TVS管进行抗干扰保护，在实验室测试中，好像感觉并没有什么用，但真正在工业环境下使用，TVS管是可以起到保护器件的作用的，不然其他元器件容易损坏，是要吃大亏的。 第四，抗干扰设计是一门大学问，本文仅仅是通过一个简单的例子，来说明TVS管的重要性，在实际的设计中，未必都是用TVS管保护的，也可以有更好的方式，这不是本文讨论的重点，也欢迎大家讨论交流。 单片机、ARM、现场总线、PLC、嵌入式软硬件的设计经验分享，秉承“点点滴滴皆智慧”的理念，以实际项目为单元阐述知识点，一起分享，共同交流。
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