原创 TVS二极管主要参数介绍与选型

2020-7-6 16:50 266 1 1 分类: 物联网 文集: 电路保护器件

一、TVS管的原理介绍

TVS(Transient Voltage Suppressor)瞬态电压抑制器。当器件两极受到反向瞬态高能量冲击时,能以10的负12次方秒量级的速度,将两极间的高阻抗变为低阻抗,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件。

在浪涌电压作用下,TVS两极间的电压由额定反向关断电压VRWM上升到击穿电压VBR,而被击穿,随着击穿电流的出现,流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP,同时在其两端的电压被钳位到预定的最大钳位电压VC以下,其后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极间的电压也不断下降,最后恢复到初态;

TVS管具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。

二、TVS参数介绍

1、反向截止电压VRWM与反向漏电流IR:反向截止电压VRWM表示TVS管不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。

2、击穿电压VBR:TVS管通过规定的测试电流时的电压,这是表示TVS管导通的标志电压。

3、脉冲峰值电流IPP:TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流,超过这个电流值就可能造成永久性损坏。

4、最大箝位电压VC:TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。

5、脉冲峰值功率Pm: 脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积,即Pm=IPP*VC;

6、结电容Cj:不同类型的TVS,结电容差异很大,功率越大的电容也越大,电容会影响TVS的响应时间。因此保护高速信号的TVS,需要很小的结电容,才能不影响信号的完整性。

 

三、TVS管的选型原则:

1. 确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电,应计算出最大值。

2. 选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定的操作电压。这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计,否则TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态,器件面临被损坏的危险,从而影响电路的工作。

3. 所选TVS的最大箝位电压(VC)应低于被保护电路所允许的最大承受电压。在确定了TVS的最大箝位电压VC后,其峰值脉冲电流IPP应大于瞬态浪涌电流。

4. 如果知道比较准确的浪涌电流IPP,则可利用VC*Ipp来确定功率;如果无法确定IPP的大致范围,则选用功率大些的TVS为好。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。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。

5. 电容量Cj是由TVS雪崩结截面决定的,这是在特定的1 MHz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是数据接口电路选用TVS的重要参数。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也大,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3 pF),而对电容要求不高的回路,电容的容量选择可高于40 pF。

6. 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,不然有可能损坏TVS。

7. 若TVS有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时,应当选用双极性的,否则可选用单极性。直流保护一般选用单向TVS二极管,交流保护一般选用双向TVS二极管,多路保护选用TVS阵列器件,大功率保护选用TVS专用保护模块。

8. 为了满足IEC61000-4-2国际标准,TVS二极管必须达到可以处理最小8 kV(接触)和15 kV(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。而对于某些有特殊要求的便携设备应用,设计者可以按需要挑选器件。

TVS 在PoE系统的应用实例

作者: sales_263623713, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-1302548.html

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