原创 瞬态电压抑制二极管(TVS)选用原则

在选用瞬态电压抑制二极管(TVS)时，必须考虑电路的具体条件，一般应遵循以下原则：

一、     大箝位电压Vc_(MAX)不大于电路的最大允许安全电压。

二、     最大反向工作电压（变位电压）VRWM不低于电路的最大工作电压，一般可以选VRWM等于或略高于电路最大工作电压。 
 
三、     额定的最大脉冲功率，必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。

下面是TVS在电路应用中的典型例子:
 

 
TVS用于交流电路：
图2-1是一个双向TVS在交流电路中的应用，可以有效地抑制电网带来的过载脉冲，从而起到保护整流桥及负载中所有元器件的作用。TVS的箝位电压不大于电路的最大允许电压。
图2-2所示是用单向TVS并联于整流管旁侧，以保护整流管不被瞬时脉冲击穿，选用TVS必须是和整流管相匹配。
图2-3所示电路中，单向TVS1和TVS2反接并联于电源变压器输出端或选用一个双向TVS，用以保护整流电路及负载中的元器件。TVS3保护整流以后的线路元件，如电源变压器输出端电压为36伏时一般TVS1和TVS2的工作电压VR应根据36×√2 来选择，其它参数依据电路中的具体条件而下。 
 

 
TVS用于直流电路：
图2-4所示TVS并联于输出端，可有效地保护控制系统。TVS的反向工作电压应等于或略高于直流供电电压，其它参数根据电路的具体条件而定。
图2-5所示为两个单向TVS连接在电源线路中，用以防止直流电源反接或电源通、断时产生的瞬时脉冲使集成电路损坏。当电路连接有感性负载，如电机、断电器线圈、螺线管时，会产生很高的瞬时脉冲电压，
图2-6中的TVS可以保护晶体管及逻辑电路，从而省去了较复杂的电阻/电容保护网络。
图2-7电路中TVS起保护和电压限制的作用。

直流电中选用举例：
整机直流工作电压12V，最大允许安全电压25V（峰值），浪涌源的阻抗50MΩ，其干扰波形为方波，T_P=1MS ，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V_RWM为13V，则击穿电压

V_(BR) =V_RWM /0.85=15.3V   

2、从击穿电压值选取最大箝位电压Vc_(MAX)=1.30×V_(BR)=19.89V，取 

Vc=20V

3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率：

P_PR=V_C×I_P=20×50=1000W  

4、计算折合为T_P=1MS指数波的峰值功率，折合系数K1=1.4，
 
P_PR=1000W÷1.4=715W

从手册中可查到1N6147A其中P_PR=1500W，变位电压V_RWM=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I_P=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P_PR。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1.1—1.2倍来选取TVS管的最大反向工作电压V_RWM。
 

 
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V_RWM=220V~×1.4=308V左右  
双向TVS管D2的V_RWM=20V~×1.4=28V左右  
单向TVS管D3的V_RWM=10V~×1.2=12V左右
 
      经过如上四次抑制，变成所谓的“净化电源”，还可以加上其它措施，更有效地抑制干扰，防止干扰进入计算机的CPU及存贮器中，从而提高微机系统的应用可靠性。 
      从失效统计概率可知：微机系统产生100次故障，其中90次来自电源，10次是微机本身，可见电源的可靠性最重要，要提高整机可靠性，首先应提高电源的可靠性。