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1 TVS管外观结构
2 TVS管常见品牌
编辑3 TVS管命名规则
4 TVS管工作原理
5 TVS基本特点
6 TVS典型应用
7 TVS管电气参数说明
7.1 VRWM 截止电压#xff0c;IR 漏电流
7.2 VBR 击穿电压
7.3 IPP 峰值脉冲电流#xff0c;VC 钳位电压
8 TVS选型注意事项
8.1…
目录
1 TVS管外观结构
2 TVS管常见品牌
编辑3 TVS管命名规则
4 TVS管工作原理
5 TVS基本特点
6 TVS典型应用
7 TVS管电气参数说明
7.1 VRWM 截止电压IR 漏电流
7.2 VBR 击穿电压
7.3 IPP 峰值脉冲电流VC 钳位电压
8 TVS选型注意事项
8.1 最高工作电压VRWM
8.2 TVS功率选型
8.3 VC 钳位电压
8.4 IR 漏电流
8.5 结电容 瞬态抑制二极管TVS作为电磁兼容设计中最常用的元器件之一主要应用于防浪涌设计。本文详细说明了TVS的设计应用指南。
1 TVS管外观结构
TVSTransient Voltage Suppressors即瞬态电压抑制器又称雪崩击穿二极管。它是采用半导体工艺制成的单个PN 结或多个PN 结集成的器件。其封装有直插和贴片主要区别在于瞬态功率大小。在瞬态功率满足的情况下尽量选择贴片封装元器件生产工艺简单成本低。 2 TVS管常见品牌
从某元器件采购平台搜索的主要国内外供应商名录。目前国内元器件与国际一流厂家的主要区别在于价格和批量一致性以及某些极限参数指标。 3 TVS管命名规则
不同厂家的命名规则略有差异但大体相同。如下前缀表示产品系列需要注意的是数字有些表示击穿电压值有的表示截止电压。因此在选型时一定要对照规格书的命名规则来选而不只是大概地看一下电压值。 4 TVS管工作原理
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。如图1 所示应用于直流电路时单向TVS 反向并联于电路中当电路正常工作时TVS 处于截止状态高阻态不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到TVS雪崩击穿电压时TVS 迅速由高电阻状态突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较低的水平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。 TVS 的伏安特性曲线及相关参数说明如图2 所示双向TVS 伏安特性曲线第一象限与第三象限极性相反特性相似如图3。当TVS 反向偏置时TVS 有两种工作模式待机高阻抗或钳制相对的低阻抗如图2 第三象限。在待机状态下流过TVS 的电流称为待机电流IR或漏电流该电流的大小随TVS 的结温而变化。在TVS 的伏安特性曲线中由高阻抗待机向低阻抗钳位转变是雪崩击穿的开始当TVS 完全雪崩击穿时 TVS 会瞬间把高电压转化为流过其体内的大电流并保持PN 结两端相对较低的钳位电压。 5 TVS基本特点
TVS 内部芯片为半导体硅材料采用半导体工艺制成具有较高的可靠性。 TVS 具有较低的动态内阻钳位电压低。 TVS 较其他过压保护器件具有较快的响应速度。 TVS 电压精度高击穿电压一般为±5%的偏差在特殊应用场合还可以通过工艺改善或参数筛选达到更高的精度。 TVS 封装多样化贴片封装有SOD-123、SMA(DO-214AC)、SMB(DO-214AA)、SMC(DO-214AB)、DO-218AB等插件封装有DO-41、DO-15、DO-201、P-600 等。 TVS 在 10/1000μs 波形下瞬态功率可达200W~30000W甚至更高。在8/20μs 波形下瞬态峰值脉冲电流可达3kA、6kA、10kA、16kA、20kA 甚至更高。 工作电压范围可从3.3V~600V甚至更高。
6 TVS典型应用
TVS 由于具有响应速度快钳位电压低电压精准等优点因而应用于对保护器件要求较高的场合如汽车电子、工业控制、照明通信等行业如DC 电源线RS485 接口通信电源I/O 口等。图4 至图7 是一些典型应用案例。 7 TVS管电气参数说明
以SMAJ5.0A型号的TVS管参数表对电气参数一一说明 7.1 VRWM 截止电压IR 漏电流
VRWM 截止电压 TVS 的最高工作电压可连续施加而不引起TVS 劣化或损坏的最大的直流电压或交流峰值电压。在VRWM 下TVS 认为是不工作的即是不导通的。IR漏电流也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下流过TVS 的最大电流。TVS 的漏电流一般是在截止电压下测量对于某一型号TVS, IR 应在规定值范围内。 VRWM 和IR 测试回路如图4 所示对TVS 两端施加电压值为VRWM从电流表中读出的电流值即为TVS 的漏电流IR其中虚线框表示单向TVS 测试回路。如对于我司型号为SMAJ5.0A 的TVS当加在TVS 两端的电压为5VDC 时流过TVS的电流应小于800μA。对于同功率和同电压的TVS在VRWM≤10V 时双向TVS 漏电流是单向TVS 漏电流的2 倍。
7.2 VBR 击穿电压
击穿电压指在V-I 特性曲线上在规定的脉冲直流电流IT 或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS 两端的电压。对于低压TVS由于漏电流较大所以测试电流选取的IT 较大如SMAJ5.0A测试电流IT 选取10mA。VBR 测试电路如图5 所示使用脉冲恒流源对TVS 施加IT 大小的电流时读出TVS 两端的电压则为击穿电压。电流施加时间应不超过400ms 以免造成TVS 受热损坏。VBR MIN.和VBR MAX.是TVS 击穿电压的一个偏差一般TVS 为±5%的偏差。 7.3 IPP 峰值脉冲电流VC 钳位电压
IPP峰值脉冲电流给定脉冲电流波形的峰值。TVS一般选用10/1000μs 电流波形图6。VC钳位电压施加规定波形的峰值脉冲电流IPP时TVS 两端测得的峰值电压。
IPP 及VC 是衡量TVS 在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数这两个参数是相互联系的。对于TVS 在防雷保护电路中的钳位特性可以参考VC 这个参数。对于相同型号TVS在相同IPP 下的VC 越小说明TVS 的钳位特性越好。TVS 的耐脉冲电流冲击能力可以参考IPP同型号的TVSIPP 越大耐脉冲电流冲击能力越强。 图7 为TVS 峰值脉冲电流IPP钳位电压VC测量试验回路示意图测量时应考虑到TVS 的散热问题两次测试时间间隔不能太短以免对TVS 造成损坏。 以上对于TVS 的测量图中所示电路为电路的基本原理目前市面上有多种TVS 电性检测仪器如晶体管图示仪TVS检测仪等浪涌发生器、TVS 逆向功率测试仪等。
8 TVS选型注意事项
8.1 最高工作电压VRWM
在电路正常工作情况下 TVS应该是不工作的即处于截止状态所以 TVS的截止电压应大于的截止电压应大于被保护电路的最高工作电压。这样才能保证 TVS在电路正常工作下不会影响。但是在电路正常工作下不会影响。但是 TVS的工作电压高低也决定了的工作电压高低也决定了 TVS钳位电压的高低钳位电压的高低在截止电压大于线路正常工作的情况下 TVS工作电压也不能选取的过高如果太钳位会较所以工作电压也不能选取的过高如果太钳位会较所以在选择 VRWM时要综合考虑被保护电路的工作压及后级承受能力。
8.2 TVS功率选型
TVS产品的额定瞬态功率应大于电路中可能出现的最瞬态浪涌功率具体参照如下计算方法。大于电路中可能出现的最瞬态浪涌功率具体参照如下计算方法。 TVS的额定功率记为 PPPM则 PPPM的功率可估算如下
其中 VC为 TVS的钳位电压 IPP 为 TVS在 10/1000μs波形的峰值脉冲电流。波形的峰值脉冲电流。对于不同功率等级的 TVS相同电压规格的相同电压规格的 TVS其 VC值是一样的只值是一样的只IPP 不同。故不同。故 PPPM 与 IPPM成正比 IPPM越大 PPPM也越大。对于某一电路有对应的测试要求设有对应的测试要求设实际电路中的最大测试流为 I actual则 I actual可估算为 其中U actual为测试电压Ri为测试内阻。 TVS要通过测试故实际电路中要求10/1000μs波形下TVS的最小功率Pactual为 其中12为波形转换系数如实际测试波形为其他波形如8/20μs波形建议12 取13~5 如测试波形为10/700μs建议12取11.5~212与TVS的材质有关。 实际选型中TVS应留有一定的裕量TVS的功率PPPM选择应遵循PPPM≥Pactual。 8.3 VC 钳位电压
TVS钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压大多数TVS的VC与VBR及IPP都成正比。对于同一功率等级的TVS其击穿电压越高VC也越高。
8.4 IR 漏电流
在一些低功耗电路或高精度采集电路中IR过大可能导致电路功耗过大或信号的采集精度超标。因低压VRWM10VTVS 的IR较大如果后级电路耐受能力较强的话尽量选择10V 或以上的TVS如果后级电路耐受能力不足需要选择小IR且低电压的TVS我司也可以提供这类产品
8.5 结电容
TVS的结电容一般在几十皮法至几十纳法。对于同一功率等级的TVS其电压越低电容值越大。在一些通信线路中要注意TVS的结电容不能影响电路正常工作。工作频率越高的电压结电容要求越小。
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