TVS管的工作原理与选型#知识参考

1、 TVS管1、 TVS是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值VC上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动恢复到高阻状态，整个回路进入正常电压。2、 TVS 选型参数选型步骤1、 最大反向工作电压VRWM略高于待保护电路最大的工作电压。VRWM1.1Vmax2、 反向击穿电压VBR= VRWM/0.853、 最大箝位电压VC应低于被保护电路所允

2、许的最大承受电压。Vc(MAX)=1.30V(BR)如果超过就保护不了了。下面的有交流的选择，自己要看从以上过程可以看出，在选择TVS二极管时，必须注意以下几个参数的选择：1. 最小击穿电压VBR和击穿电流IR。TVS管的击穿电压VBR应根据线路最高工作电压Vmax来选择。VBRmin=1.2Vmax,或VRWM（反向工作电压）=1.1Vmax，交流Vmax=1.414Vac，直流Vmax=VdcVBR是TVS最小的击穿电压，在25时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时，加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准

3、，TVS二极管必须达到可以处理最小8kV(接触)和15kV(空气)的ESD冲击，有的半导体生产厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。3. 最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS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是二极管在截止状态提供的电压，也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它不能大于被保护回路的可承受极限电压，否则器件面临被损伤的危险。4. Pppm额定脉冲功率，这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。对于手持设备，一般来说5

4、00W的TVS就足够了。最大峰值脉冲功耗PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。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，有可能损坏TVS。5. 电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz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，C是数据接口电路选

5、用TVS的重要参数。电容对于数据/信号频率越高的回路，二极管的电容对电路的干扰越大，形成噪声或衰减信号强度，因此需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS，电容不大于3pF)，而对电容要求不高的回路电容选择可高于40pF。注：TVS的选型最大箝位电压VC要小于电路允许的最大安全电压。截止电压VRWM大于电路的最大工作电压，一般可以选择VRWM等于或者略大于电路的最大工作电压。额定的最大脉冲功率（TVS参数中给出） PM要大于最大瞬态浪涌功率。直流电中选用举例：待保护电路直流工作电压12V，浪涌源的阻抗50M，其干扰波形为方波，TP=1M

6、S ，最大峰值电流50A。选择：1、先从工作电压12V选取最大反向工作电压VRWM为13V，则击穿电压 ：V(BR)=VRWM/0.85=15.3V2、从击穿电压值选取最大箝位电压Vc(MAX)=1.30V(BR)=19.89V，取Vc=20V3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率：PPR=VCIP=2050=1000W从手册中可查到1N6147A其中PPR=1500W，变位电压VRWM=12.2V，击穿电压V(BR)=15.2V，最大箝位电压Vc=22.3V，最大浪涌电流IP=67.3A。可满足上述设计要求，而且留有一倍的余量，不论方波还是指数波都适用。交流电路应用举例：直

7、流线路采用单向瞬变电压抑制二极管，交流则必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压，这里产生的瞬变电压是随机的，有时还遇到雷击（雷电感应产生的瞬变电压）所以很难定量估算出瞬时脉冲功率PPR。但是对最大反向工作电压必须有正确的选取。一般原则是交流电压乘1.4倍来选取TVS管的最大反向工作电压。直流电压则按1.11.2倍来选取TVS管的最大反向工作电压VRWM。图2-8给出了一个微机电源采用TVS作线路保护的原理图，由图可见：1. 在进线的220V处加TVS管抑制220V交流电网中尖峰干扰。2. 在变压器进线加上干扰滤波器，滤除小尖峰干扰。3. 在变压输出端V=20V处又加上TVS管，再一次抑制干扰。4. 到了直流10V输出时还加上TVS管抑制干扰。其中：双向TVS管D1的VRWM=220V1.4=308V左右双向TVS管D2的VRWM=20V1