个人整理关于二极管直流参数(主要是TVS).docx

二极管直流参数二极管直流参数目录二极管直流参数1对照表11.整流二极管32.稳压二极管43.瞬态抑制二极管53.1 TVS 的命名规则53.2 TVS参数53.3 TVS参数说明9另附一：TVS的参数：9另附二：瞬态电压抑制器(TVS)相关参数定义与解释17另附三：TVS瞬态电压抑制二极管（钳位二极管）原理参数22对照表整流二极管稳压二极管瞬态抑制二极管最高反向工作电压VR稳定电压VZ额定反向关断电压VWM稳定电流IZ最大反向漏电流ID击穿电压VBR动态电阻RZ最小击穿电压VBR最大反向电流IR击穿电流IR最大平均整流电流IF最大箝拉电压VCVF最大峰值脉冲电流IPP额定功耗PZM=VZ*IZmax最大峰值脉冲功耗PM=VC*IPP1.整流二极管最大平均整流电流IF：指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。该电流由PN结的结面积和散热条件决定。最高反向工作电压VR：指二极管两端允许施加的最大反向电压。若大于此值，则反向电流(IR)剧增，二极管的单向导电性被破坏，从而引起反向击穿。通常取反向击穿电压(VB)的一半作为(VR)。最大反向电流IR：它是二极管在最高反向工作电压下允许流过的反向电流，此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。因此这个电流值越小，表明二极管质量越好。击穿电压VR：指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。反向为软特性时，则指给定反向漏电流条件下的电压值。2.稳压二极管 稳定电压VZ：Vz稳压管反向击穿后其电流为规定值时它两端的电压值。稳定电流IZ：IZ是指稳压管正常工作时的参考电流。Iz 通常在最小稳定电流IZmin与最大稳定电流IZmax之间。其中IZmin 是指稳压管开始起稳压作用时的最小电流，电流低于此值时，稳压效果差；IZmax是指稳压管稳定工作时的最大允许电流，超过此电流时，只要超过额定功耗，稳压管将发生永久性击穿。故一般要求 IZmin Iz IZmax 。动态电阻RZ：rZ是指在稳压管正常工作的范围内，电压的微变量与电流的微变量之比。rZ 越小，表明稳压管性能越好。额定功耗PZ：Pz是由管子温升所决定的参数， PzVz IZmax3.瞬态抑制二极管3.1 TVS 的命名规则:TVS 管的型号由三部分组成：系列名N1+电压值N2+单/双向符号N3N1 N2 N3N1: 系列名代表不同的峰值脉冲功率和封装形式1). SMAJ、SMBJ、SMCJ、SMDJ 表示贴片封装：分别代表的峰值脉冲功率为400W、600W、1500W 和3000W；2). 其它系列名表示同轴引线封装：P4KE 为400W、P6KE 为600W、1.5KE 为1500W，SA为500W、3KP 为3000W，其余类推（型号名KP 或KPA 前面的数字表示kW 数）。N2: 系列名后的数字代表击穿电压标称值或反向断态电压值1). P4KE、P6KE、1.5KE 系列中代表最小击穿电压标称值（VBR）；2). 其它系列中代表反向断态电压值（VRWM）。N3: A 表示单向，CA 表示双向。注意：SAC（500W）、LCE（1500W）系列是低电容的TVS 管，只有单向，没有双向。例： P6KE200A 即峰值脉冲功率600W，标称击穿电压200V，单向TVS二极管。SA5.0A 即峰值脉冲功率500W，反向工作电压5V，单向TVS二极管。3.2 TVS参数 简易说明：VBR：崩溃电压IT- TVS瞬间变为低阻抗的点VRWM：维持电压-在此阶段TVS为不导通之状态VC：钳制电压Ipp -钳制电压约略等于1.3*VBRVF：正向导通电压IF -正向压降IR：逆向漏电流VRWMIT：崩溃电压之测试电流IPP：突波峰值电流IF：正向导通电流测试电流(IT):TVS的击穿电压VBR在此电流下测量而得.一般情况下IT取1MA或10mA.最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VRWM：VRWM 是TVS 最大连续工作的直流或脉冲电压，是二极管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，否则二极管会不断截止回路电压；但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。当这个反向电压加入TVS 的两极间时，它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流 ID。关态电压指的是 TVS在未击穿情况下所能承受的最高电压，是电路中在正常情况下不工作的保护器件的重要参数。(在此阶段瞬态电压抑制二极管为不导通之状态。Vrwm必需大於电路的正常工作电压,否则瞬态电压抑制二极管会不断截止迥路电压。但Vrwm需要尽量與被保护迥路的正常工作电压接近,这样才不会在瞬态电压抑制二极管工作以前使整个迥路面对过压威胁。)最小击穿电压VBR It和击穿电流IR：VBR是TVS 最小的雪崩电压。当TVS流过规定的IR(反向电流)时，TVS 两极所测量到的电压，此时二极管处于低阻抗导通状态，一般情况下VBR高于VRWM。按TVS 的VBR 与标准值的离散程度，可把TVS 分为5%VBR和平共处10%VBR 两种。对于5%VBR来说，VWM=0.85VBR；对于10%VBR 来说，VWM=0.81VBR。 (瞬态电压抑制二极管是以反向电流的方式连接在线路上,一般都会有10-100A的反向漏电电流。当瞬态电压超过Vbr,瞬态电压抑制二极管便产生崩溃把瞬态电压抑制在某个水平,提供瞬态电流一个超低电阻通路,让瞬态电流透过瞬态电压抑制二极管被引开,避开被保护元件。)最大箝拉电压VC 和最大峰值脉冲电流IPP：Vc箝位电压指在特定的（持续时间为20微秒的脉冲峰值电流）电流Ipp时，在其两极间出现的最大峰值电压为VC。它是串联电阻上和因温度系数两者电压上升的组合。VC 、IPP反映 TVS 器件的浪涌抑制能力。VC 与VBR 之比称为箝位因子，一般在1.21.4之间。 (Vc是在瞬态电压冲击时,例如静电,在截止状态所提供的电压。Vc也是用来测定瞬态电压抑制二极管在抑制瞬态电压时的性能。Vc不能大於被保护迥路的可承受极限电压,否则元件面临被损坏。Vc通常都是越小越好。)最大峰值脉冲功耗PM：PM 是TVS 能承受的最大峰值脉冲耗散功率。其规定的试验脉冲波形和各种TVS 的PM 值，请查阅有关产品手册。在给定的最大箝位电压下，功耗PM 越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM 下，箝位电压VC 越低，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、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重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的“累积”，有可能使TVS 损坏。3.3 TVS参数说明 A.击穿电压（VBR）：TVS在此时阻抗骤然降低，处于雪崩击穿状态。 B.测试电流（IT）：TVS的击穿电压VBR在此电流下测量而得。一般情况下IT取1mA。C.反向变位电压（VRWM）：TVS的最大额定直流工作电压，当TVS两端电压继续上升，TVS将处于高阻状态。此参数也可被认为是所保护电路的工作电压。 D.最大反向漏电流（ID）：在工作电压下测得的流过TVS的最大电流。 E.最大峰值脉冲电流（IPP）：TVS允许流过的最大浪涌电流，它反映了TVS的浪涌抑制能力。 F.最大箝位电压（VC）：当TVS管承受瞬态高能量冲击时，管子中流过大电流，峰值为IPP，端电压由VRWM值上升到VC值就不再上升了，从而实现了保护作用。浪涌过后，随时间IPP以指数形式衰减，当衰减到一定值后，TVS两端电压由VC开始下降，恢复原来状态。最大箝位电压VC与击穿电压VBR之比称 箝位因子Cf，表示为Cf= VC /VBR，一般箝位因子仅为1.21.4。 G.最大峰值脉冲功率（PM）：最大峰值脉冲功率为：PN=VCIPP。显然，最大峰值脉冲功率愈大,TVS所能承受的峰值脉冲电流IPP愈大；另一方面，额定峰值脉冲功率PP确定以后，所TVS能承受的峰值脉冲电流IPP，随着最大箝位电压VC的降低而增加。TVS最大允许脉冲功率除了和峰值脉冲电流和箝位电压有关外，还和脉冲波形、脉冲持续时间和环境温度有关。另附一：TVS的参数： VRWM，VBR，Vc，Ipp，Cd是ESD/TVS器件选型的重要参数.1.Vc-Clamping voltage Ipp（最大箝位电压） Vc箝位电压指在特定的Ipp电流时，脉冲电压通过ESD保护器件后所被箝位的电压。PESD5V0L2BT在Ipp为1A时Vc为10V，如果1000V的瞬间干扰信号经过PESD5V0L2BT，线上电压将被箝位在10V左右。 2.VRWM-Working Peak Reverse Voltage （最大反向工作电压）Ir-Maximum Reverse Leakage Current VRWM （最大反向漏电流） Vrwm表示在规定的Ir下，TVS器件两端的电压值成为最大反向工作电压。通常Vrwm=（0.80.9）Vbr。在这个电压下，器件的功耗消耗很小。使用时，应使Vrwm不低于被保护器件或线路的正常工作电压。一般Vrwm会低于85%Vc而高于正常工作电压，以便TVS接入电路而不影响正常电路工作。3.VBR-Breakdown Voltage IT （反向击穿电压） TVS管通过规定的测试电流It时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压，即从此点开始器件进入雪崩击穿。4.Ppp-Maximum Peak Pulse Power （最大峰值脉冲功率）PPP峰值脉冲功率为ESD器件上瞬间通过的最大功率值。如图所示，NUP2105的峰值功率为，是指8/20us脉冲波（8us达到100%Ipp，20us达到50%Ipp），保护器件能够承受的最大功率为350w。5.Cj -Junction Capacitance （结电容）主要是指TVS连接GND和I/O时，具有的电容值。Cd为ESD/TVS器件的引脚寄生电容，通信速率越高，线路上使用的ESD保护 器件的结电容要越低，否则将破坏数据信号。如图所示，PRTR5V0U2X的Cd远低于1pf，非常适合用于USB2.0等高速通信场合。还有部分作为高速IO上保护的TVS，还会给出insert loss Freq。以便确认是否能作为保护器件。6. IT- Test Current （测试电流） 在这个电流值下规定器件的反向击穿电压值器件的反向击穿电压值。7.单向保护和双向保护 如图所示，单向保护器件仅能对正脉冲或者负脉冲进行防护，而双向保护器件一端接要保护的线路，一端接地，无论来自反向还是来自正向的ESD脉冲均被释放，更有效地保护了IC。有了这些主要的参数，基本上就能知道如何选择一个适合自己电路的TVS了。Vc、Ipp反映了TVS器件的浪涌抑制能力。当TVS承受额定的瞬时峰值脉冲电流Ipp时，可能在器件上的瞬时最大电压值即最大箝位电压为Vc。此时，如果脉冲时间为规定的标准值，则TVS的最大峰值脉冲功率为：PM=Vc*Ipp。因此在选用TVS前，最好对线路中产生的脉冲类型有大致的了解，是单脉冲，还是复脉冲，脉冲的上升时间，脉宽，峰值等，以便确定Vc，Ipp，PM。一般确定VRWM应等于或略高于电路的正常工作电压，确保TVS的接入不会影响到正常的工作。在交流线路，则需要根据正常工作电压的squar（2）（即1.414）倍，也就是峰值来确定。VBR不能小于电路的最大允许工作电压。否则TVS进入雪崩，漏电流增大，影响电路工作。如果作为IO脚保护，需要认真研究Cj和insert loss，会改变信号的相位和强度，可能造成工作不稳定。另外，还有双向的TVS管，双向的参数同样适用。瞬间抑制二极管(TVS)/瞬间抑制二极管(TVS)是什么意思瞬态抑制二极管(TVS)又叫箝位型二极管，是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件，它的外型与普通二极管相同，但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率，它的主要特点是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压箝制在预定水平，其响应时间仅为10-12毫秒，因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。TVS允许的正向浪涌电流在TA250C，T10ms条件下，可达50200A。双向TVS可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，双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等，是一种理想的保护器件。耐受能力用瓦特(W)表示。 TVS器件的电特性 （1）单向TVS的V-I特性 如图1所示，单向TVS的正向特性与普通稳压二极管相同，反向击穿拐点近似“直角”为硬击穿，为典型的PN结雪崩器件。从击穿点到VC值所对应的曲线段表明，当有瞬时过压脉冲时，器件的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值，并保持在这一水平上。 （2）双向TVS的V-I特性 如图2所示，双向TVS的V-I特性曲线如同两只单向TVS“背靠背”组合，其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性，正反两面击穿电压的对称关系为：0.9V(BR)(正)/V（BR）(反)1.1，一旦加在它两端的干扰电压超过箝位电压VC就会立刻被抑制掉，双向TVS在交流回路应用十分方便。 TVS器件的主要电参数 （1）击穿电压V(BR) 器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流I(BR)下，测得器件两端的电压称为击穿电压，在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。 （2）最大反向脉冲峰值电流IPP 在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的最大脉冲峰值电流。IPP与最大箝位电压VC(MAX)的乘积，就是瞬态脉冲功率的最大值。 使用时应正确选取TVS，使额定瞬态脉冲功率PPR大于被保护器件或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。 图3表明当瞬时脉冲峰值电流出现时，TVS被击穿，并由击穿电压值上升至最大箝位电压值，随着脉冲电流呈指数下降，箝位电压亦下降，恢复到原来状态。因此，TVS能抑制可能出现的脉冲功率的冲击，从而有效地保护电子线路。 TVS峰值电流的试验波形采用标准波（指数波形），由TR/TP决定。 峰值电流上升时间TR:电流从0.1IPP开始达到0.9IPP的时间。 半峰值电流时间TP：电流从零开始通过最大峰值后，下降到0.5IPP值的时间。其波形如图4所示。 （3）最大反向工作电压VRWM（或变位电压） 器件反向工作时，在规定的IR下，器件两端的电压值称为最大反向工作电压VRWM。通常VRWM=（0.80.9）V(BR)。在这个电压下，器件的功率消耗很小。使用时，应使VRWM不低于被保护器件或线路的正常工作电压。 （4）最大箝位电压VC(max ) 在脉冲峰值电流Ipp 作用下器件两端的最大电压值称为最大箝位电压。使用时，应使VC(max )不高于被保护器件的最大允许安全电压。最大箝位电压与击穿电压之比称为箝为系数。即： 箝位系数=VC(max )/V(BR) 一般箝位系数为1.3左右。 （5）反向脉冲峰值功率PPR TVS的PPR取决于脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC(max )，除此以外，还和脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关。当脉冲时间Tp 一定时，PPR=K1K2VC(max )Ipp 式中K1为功率系数，K2为功率的温度系数。 典型的脉冲持续时间tp 为1MS，当施加到瞬态电压抑制二极管上的脉冲时间tp 比标准脉冲时间短时，其脉冲峰值功率将随tp 的缩短而增加。 图5给出了PPR 与tp的关系曲线。TVS的反向脉冲峰值功率PPR与经受浪涌的脉冲波形有关，用功率系数K1表示，各种浪涌波形的K1值如表1所示。 E=i(t)V(t)dt 式中：i(t)为脉冲电流波形，V(t) 为箝位电压波形。 这个额定能量值在极短的时间内对TVS是不可重复施加的。但是，在实际的应用中，浪涌通常是重复地出现，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，但若重复施加，这些单个的脉冲能量积累起来，在某些情况下，也会超过TVS器件可承受的脉冲能量。因此，电路设计必须在这点上认真考虑和选用TVS器件，使其在规定的间隔时间内，重复施加脉冲能量的累积不至超过TVS器件的脉冲能量额定值。 （6）电容CPP TVS的电容由硅片的面积和偏置电压来决定，电容在零偏情况下，随偏置电压的增加，该电容值呈下降趋势。电容的大小会影响TVS器件的响应时间。 （7）漏电流IR 当最大反向工作电压施加到TVS上时，TVS管有一个漏电流IR，当TVS用于高阻抗电路时，这个漏电流是一个重要的参数。 TVS二极管的分类 TVS器件可以按极性分为单极性和双极性两种，按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。如：各种交流电压保护器、4200mA电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。若按封装及内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列（适用多线保护）、贴片式、组件式和大功率模块式等。 TVS二极管的应用 目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表（电度表）、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。 TVS二极管的特点 （1）将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。 （2）静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。 （3）将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。 TVS的选用技巧 （1）确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限。 （2）TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。串行连接分电压，并行连接分电流。 （3）TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。 （4）在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。 （5）对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。 （6）根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。 （7）温度考虑。瞬态电压抑制器可以在55+150之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度工作，由于其反向漏电流ID是随增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降，从+25+175，大约线性下降50雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。另附二：瞬态电压抑制器(TVS)相关参数定义与解释在设计汽车的过程中，一个主要的难题是例如控制单元、传感器、信息娱乐系统等保护电子设备，免遭出现在电源线上的有害浪涌、电压瞬态、ESD和噪声的损害。瞬态电压抑制器（TVS）是用于保护汽车电子产品的理想方案，有些参数对这些应用来说非常重要，包括功率等级、关态电压、击穿电压、最大击穿电压。下面是这些参数的定义。功率等级TVS的功率等级是在一定测试或应用条件下吸收浪涌的能力。10 s/1000 s脉冲波形（Bellcore 1089标准）的行业标准测试条件如图1所示。这个测试条件不同于TVS瞬态电压吸收能力的测试条件，吸收能力的测试采用8 s/20 s脉冲波形，如图2所示。图1：TVS的测试波形（Bellcore 1089） 图2：TVS的波形击穿电压（VBR）击穿电压是器件进入雪崩击穿的电压，采用数据表上的特定电流条件下进行测试。最大击穿电压（VC：钳位电压）在一定的峰值脉冲电流等级下，TVS上会出现钳位电压。TVS的击穿电压是在非常低的电流下测得的，例如1mA或10mA，不同于应用条件下的实际雪崩电压。因此，半导体制造商标注的典型或最大击穿电压对应的是大电流。关态工作电压（VWM）：工作时的关态反向电压关态电压指的是 TVS在未击穿情况下所能承受的最高电压，是电路中在正常情况下不工作的保护器件的重要参数。在汽车里面，一些汽车电子产品的法规是根据“跳启动保护”的情况制定的。这种情况下，要求为12V的电子设备提供10分钟的23VDC电源，用36VDC电源给24VDC电子设备供电10分钟，不会损坏电路或引起误操作。因此，关态电压是用在汽车电子产品中的TVS的关键参数。汽车电源线（甩负荷）的初次保护电子控制单元、传感器和信息娱乐系统等汽车电子设备是连到电源线上的。这些电子产品的电源是电池和发电机，这两种电源的输出电压不稳定，易受温度、工作状态和其他条件的影响。此外，使用电磁线圈负载的汽车系统，例如燃油喷嘴、阀门、电动机，电子和混合控制器，会把ESD、尖峰噪声和其他类型的瞬态和浪涌电压引入到电源和信号线上。什么是甩负荷？当引擎开始工作，电池从电源线上断开，发电机继续为汽车的电源线输出电流，这是产生浪涌电压的最糟糕的情况。这种情况就是所说的“甩负荷”，大多数汽车制造商和行业协会都会针对这种甩负荷状态，制定最高电压、线路阻抗，和这种甩负荷状态的持续时间，如图5所示。甩负荷的源阻抗高于正常条件下瞬态测试时的阻抗，因为电池已经断开，只有发电机在向外输出电能，这时发电机的内部线圈的作用就象一个限流电阻。在甩负荷过程中，需要对发电机的动态行为进行总体考虑：a） 在甩负荷情况下，发电机的内部电阻主要是发电机的转速和激磁电流的函数。可以通过下面的关系式计算处甩负荷测试加上发电机的内部电阻RiRi = （ 10 X Unom X Nact ） / （ 0.8 X Irated X 12，000 min -1 ），这里Unom 是发电机的额定电压；Nact 是转速为6000转/分钟的发电机的额定电流（ISO 8854中给出的）Irated 是在相互作用的几分钟里实际的发电机转速。两个大家熟知的试验模拟了这个条件：美国的ISO-7637-2 Pulse 5，和日本用于14V动力总成的JASO A-1和用于27V动力总成的JASO D-1。在这部分，我们会概括在14V动力总成中用于甩负荷的TVS应用。甩负荷试验的标准和结果美国的ISO-7637-2 Pulse 5和日本的JASO A-1针对14V动力总成的仿真条件如下表。一些汽车制造商在ISO-7637-2 Pulse 5基础上，针对甩负荷测试采用了不同的条件。可以用下面的等式估算甩负荷TVS的峰值钳位电流。峰值钳位电流的计算公式IPP= （Vin VC） RiIPP： 峰值钳位电流Vin： 输入电压VC： 钳位电压Ri： 线路阻抗针对负电压瞬态和反向电源电压的保护#e#在87V 的ISO-7637-2测试对13.5V电池，0.75 Ri和400ms脉冲宽度条件下，Vishay的SM5S24A的电流和电压波形，如图7A所示。图7A：在ISO 7637-2测试中SM5S24A的钳位电压和电流 图7B：在ISO7637-2测试中甩负荷TVS失效情况下的钳位电压和电流在图7B中，在87V的ISO-7637-2测试对13.5V电池，0.5 Ri和400ms脉冲宽度条件下，甩负荷TVS的钳位电压和电流失效，因为器件耗散过大。钳位电压降到接近0V，流过器件的电流达到线路阻抗随能允许的最大值。在ISO-7637-2 pulse 5规定的13.5V Vbatt和400ms脉冲宽度的测试条件下，Vishay甩负荷TVS的最大钳位能力如图7C所示。为防止出现图7B中的失效情况，要非常重视TVS的最大等级。针对负电压瞬态和反向电源电压的保护用于汽车电子初次保护的甩负荷TVS有两类：外延型和非外延型。在反向偏置模式下，这两个产品组有相近的工作击穿特性。不同之处在于，外延性TVS在正向模式下具有低正向压降（VF）特性，非外延型TVS在同样条件下的VF相对高一些。这个特性对连到电源线上的负电压源很重要。大多数CMOS IC和LSI在反向电压特性都非常差。MOSFET的栅极在-1V或更低的反向电压下也很脆弱。在反向电源输入模式中，电源线的电压域TVS VF的电压相同。这种反向偏置模式会引起电子线路的故障。EPI PAR TVS的低正向压降能够很好地解决这个问题。保护电路免受反向电源输入损害的另一个方法是在电源线中放一个极性保护整流器，如图8所示。极性保护整流器应该有足够的正向电流等级，以及正向浪涌和反向电压性能。对汽车电源线进行二次保护汽车系统中保护电路的首要目标是高浪涌电压，但是被钳位的电压仍然很高。因此在24V动力总成中二次保护特别重要，比如卡车和小货车里的动力总成。主要原因是大多数稳压器和DC-DC转换器IC的输入电压是45V60V。对于此类应用，建议使用使用图9中的二次保护。在电源线上增加电阻R可以减小瞬态电流，这样就可以使用更小功率等级的TVS做为二次保护。在电子单元中的微控制器和逻辑电路需要的电流是150mA300mA，在-18下12V电池的最小输出电压是7.2V，同样条件下24V电池的最小输出电压是14.4V。在同样条件下的24V电池中，在300mA负载、R = 20 的条件下电源电压是8.4 V，在R = 10 和14.4V（24V电池在-18下的最小电压）条件下为11.4V。VL = （Vmin （Vmin IL） （Vmin IL） R）VL：负载电压Vmin：最小输入电压IL：负载电流R：电阻阻值R的功率等级= I2R对于大多数电压稳压器和DC/DC转换器IC，电源电压要高于最小输入电压，避免低压输入引起电路的误操作。由于汽车系统中的安全和可靠是非常重要的考虑因素，这些内容不在本文的讨论范围内。另附三：TVS瞬态电压抑制二极管（钳位二极管）原理参数瞬态电压抑制二极管(TVS)又叫钳位二极管，是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件，它的外型与普通二极管相同，但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率，它的主要特点是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压钳制在预定水平，其响应时间仅为10-12毫秒，因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。瞬态电压抑制二极管允许的正向浪涌电流在TA250C，T10ms条件下，可达50200A。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平，双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等，是一种理想的保护器件。耐受能力用瓦特(W)表示。瞬态电压抑制二极管的主要电参数（1）击穿电压V(BR)器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流I(BR)下，测得器件两端的电压称为击穿电压，在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。（2）最大反向脉冲峰值电流IPP在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的最大脉冲峰值电流。 IPP与最大钳位电压VC(MAX)的乘积，就是瞬态脉冲功率的最大值。使用时应正确选取TVS，使额定瞬态脉冲功率PPR大于被保护器件或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。瞬态电压抑制二极管的分类瞬态电压抑制二极管可以按极性分为单极性和双极性两种，按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。如：各种交流电压保护器、 4200mA电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。若按封装及内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列（适用多线保护）、贴片式、组件式和大功率模块式等。瞬态电压抑制二极管的应用目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/ 直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表（电度表）、RS232/422/423/485、 I/O、LAN、ISDN 、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。瞬态电压抑制二极管的特点（1）将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。（2）静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。（3）将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。瞬态电压抑制二极管的选用技巧（1）确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限。（2）TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。串行连接分电压，并行连接分电流。（3）TVS的最大钳位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。（4）在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大钳位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。（5）对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。（6）根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。（7）温度考虑。瞬态电压抑制器可以在55+150之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度工作，由于其反向漏电流ID是随增加而增大；功耗随TVS 结温增加而下降，从+25+175，大约线性下降50雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。处理瞬时脉冲对元件损害的最好办法是将瞬时电流从感应元件引开。 TVS二极管在线路板上与被保护线路并联，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS二极管便产生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果是瞬时电流透过二极管被引开，避开被保护元件，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。当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动回覆高阻状态，整个回路进入正常电压。许多元件在承受多次冲击后，其参数及性能会产生退化，而只要工作在限定范围内，二极管将不会产生损坏或退化。从以上过程可以看出，在