TVS管的原理与应用

1、瞬态电压抑制器瞬态电压抑制器 Transient Voltage Suppressors 瞬态电压瞬态电压 瞬态电压瞬态电压是：交流电路上电流与电压的一种瞬时态的畸 变。浪涌、谐波为主要的表现形式。瞬态电压最主要的特点 有三个: 超高压, 瞬时态, 高频次。 瞬态电压的主要表现形式： ESD Lightning ESDESD产生的瞬态电压产生的瞬态电压 静电释放会产生一个很高的瞬态电压，而且速度非常快，可 以在数亿分之一秒内完成，如果不能将这么高的电压瞬间导走， 会对电路系统产生严重的破坏。 LightningLightning产生的瞬态电压产生的瞬态电压 雷击产生的能量雷击波形 TVS （

2、Transient Voltage Suppressor），即瞬态电压抑 制器，是一种用于吸收ESD能量、保护系统免受ESD/Surge损害 的固态元件。一般应用在被保护系统的前级，保护电压略高于 被保护系统的额定电压。 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。 TVSTVS概述概述 TVSTVS工作原理工作原理 TVS在反向应用条件下，在规定的反向应用条件下，当承受一个 高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值， 允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而有效地保护电子 线路中的精

3、密元器件免受损坏。 TVSTVS单向保护单向保护 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电压基本不变。 单向保护 单向保护波形 TVSTVS双向保护双向保护 利用TVS的吸收ESD能量的特点，双向TVS能够将来自数据线两端 正负极的浪涌脉冲泄放，从而保护系统免受ESD损害。 TVS管的双向保护双向保护波形 TVSTVS的特性的特性 TVS TVS的电气特性由器件结构、掺杂浓度、衬底电阻率等所决定, TVS的浪涌功率和浪涌

4、电流容量与结面积成正比 。 TVSTVS主要电参数（一）主要电参数（一） 1 1、 击穿电压击穿电压V(BR) 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 2、 最大反向脉冲峰值电流最大反向脉冲峰值电流IPP 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。 3 3、 最大反向工作电压最大反向工作电

5、压VRWMVRWM（或变位电压）（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 4、 最大箝位电压最大箝位电压VCVC（maxmax） 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。 TVSTVS主要电参数（

6、二）主要电参数（二） 5 5、 漏电流漏电流IR 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。 6 6、 反向脉冲峰值功率反向脉冲峰值功率PPR 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。 7 7、 电容电容CPPCPP 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。 TVS TVS 的优点的优点 1.低压、低电容 2.瞬态功率大 3.漏电

7、流低 4.击穿电压偏差小 5.箝位电压较易控制 6.响应速度快（10-12s） 7.体积小，易安装 8.无损坏极限,可靠性高。 TVS TVS 的应用的应用 各类电源系统 家用电器 工控回路及仪器仪表 通讯设备 计算机及网络设备系统 TVS TVS 应用发展趋势应用发展趋势 随着便携电子系统向着低压低功耗低压低功耗、高频高频、小型化小型化方向发 展，TVS将来的应用发展趋势也将会朝着低压、低电容方向发展， 这类产品突出的性能特点有： 低电压：低电压： 低电压工作的便携式设备（PDA）应用方面 低电容：低电容： 高速数据传送，如：T1/E1,Ethernet, USB和 视频 低漏电流：低漏电流

8、： 对于便携式低功耗设备 TVS TVS 测试标准测试标准 Standard Standard Title Title Standards Body Standards Body Electrical StressElectrical Stress IEC 61000-4-5 Surge immunity test IEC Surges on power lines and signal lines IEC 61000-4-2 ESD immunity test IEC ESD IEC 61000-4-4 EFT immunity test IECEFT GR-1089 Surge Immun

9、ity testBELLCORESurge (For Power TVS) 瞬态电压源相应的测试标准 Way-on TVS Way-on TVS 产品型号产品型号 单双向小型化TVS产品，浪涌保护，SOD封装 单向TVS产品，ESD保护，封装形式SOT23、SOD 多线浪涌、ESD保护，封装形式：SOT、SOP 低电容双向TVS产品，用于高速数据传输线路保护 单双向保护功率TVS产品，SMA、SMB、SMC封装 单双向小型化TVS产品，ESD保护，SOD封装 ESD+EMI滤波TVS产品，用于高频电路保护，如手机、HDMI等 低电容双向ESD保护TVS产品，用于高速数据传输线路保护 Way-o

10、n TVS Way-on TVS 产品封装产品封装 1.000.60mm2.921.60mm 2.101.25mm2.101.25mm 4.903.94 mm4.403.50 mm1.00.6mm WSxxD/WExxD ProductsWSxxD/WExxD Products lSmall Body Outline Dimensions: lProtects one/two I/O or power line lWorking Voltage: 3.3 V、5V、12、15V and 24V lLow Leakage Current lResponse Time is Typically 1

11、 ns WSxxL/WExxL ProductsWSxxL/WExxL Products l300 watts peak pulse power (tp = 8/20s) lSmall package for use in portable electronics lTwo devices will protect one line lLow capacitance for high-speed data lines lWorking Voltages: 5V, 12V, 15V, 24V and 36V lSolid-state silicon avalanche technology 1

12、2 3 1 2 3 INPUTOUTPUT WSxxM ProductsWSxxM Products lCellular Handsets & Accessories lPersonal Digital Assistants (PDAs) lNotebooks & Handhelds lPortable Instrumentation lDigital Cameras lMP3 Player 61 2 34 I/O INTEGRATED CIRCUIT I/O 1 I/O 2 I/O 3 I/O 4 5 61 2 34 I/O INTEGRATED CIRCUIT I/O 1 I/O 2 I/O 3 I/O 4 5 WSxxR/WExxR ProductsWSxxR/WExxR Products l10/100 Ethernet lFireWire & USB lPortable Electronics lLAN/WAN equipment lVideo Line Protection WSxxP ProductsWSxxP Products lI/O Interfaces lPower lines lAutomotive and Telecommunicatio