TVS管是一种保护器件。它的英文全称为transient voltagesuppressor,意思是瞬态电压抑制器。TVS管是一种二极管形式的器件。其原理有点像稳压二极管,都是利用反向击穿稳定电压,但TVS管的响应速度要快于稳压管。当TVS管的受到反向瞬态高能量冲击时,它能以极高的速度(亚纳秒级)将两级间的阻抗变为低阻抗,从而具有很好的浪涌功率吸收能力,同时也能使两级之间的电压保持在一个预定值,有效的保护电路中其他元器件的免受浪涌脉冲的损坏。

TVS管和稳压管两者比较一下:

【相同点】

1.都可以限制两端电压在一定的范围内。

2.长时间耐流值差不多,跟体积功耗有关。

【不同点】

1.电压精度上 稳压管的稳压值比较精确,TVS是在一个范围内

2.通流能力上 稳压管的耐涌浪电流很小,而TVS可以达到几百A

3.原理上 稳压管是齐纳隧道效应或雪崩效应,TVS是雪崩效应

4.应用上 稳压管用于稳压,TVS用于瞬态高压保护

5.稳压值上 稳压管3.3V~75V,TVS管6.8V~550V

6.响应时间 TVS可以达到1ps

比较后就比较清楚了,稳压二极管和TVS管是不可以相互替代的。

清楚了原理我们来通过Datasheet看TVS管的一些参数,这样比较直观。

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Figure1 datasheet中的选型参数

①REVERSE STAND-OFFVOLTAGE:VRWM(V)反向峰值电压,这个即TVS管的工作电压,保证在正常工作时,TVS管两端的电阻很大,这就保证了TVS管吸收的电流可以忽略不计。一般来说,这个值等于或略大于正常工作电压。

②BREAKDOWN VOLTAGE:VBR(V) MIN & MAX @IT 反向击穿电压,表明在直流电流IT条件下,测得的反向电压值,表明从此点开始器件进入反向雪崩击穿。

③TEST CURRENT:IT(mA)测试电流,用来规定器件的反向击穿电压值。

④MAXIMUM CLAMPINGVOLTAGE @IPP:Vc(V)最大钳位电压,在规定的脉冲时间tr/tp内,承受的最大峰值电流Ipp时,加在器件上的最大电压值。

⑤PEAK PULSE CURRENT:IPP(A) 最大脉冲电流,在规定的时间tr/tp内,器件所允许通过的最大峰值脉冲电流。

⑥REVERSE LEAKAGE @VRWM:IR(uA) 反向漏电流,即在工作电压VRWM时,流经TVS管的反向电流。

其他参数:

Cj:Junction Capacitance接电容,主要指TVS和GND或IO连接时,具有的电容值。 还有部分作为高速IO上保护的TVS,还会给出insertloss @ Freq。以便确认是否能作为保护器件。

得知了这些参数后,就可以选择合适的器件用以自己的电路上了。

选型原则如下。

① TVS额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。

TVS的额定反向关断电压是它在正常状态下能够承受而不会击穿的反向电压,这个电压应该高于被保护电路的正常工作电压,但低于被保护电路的可承受极限电压。

② 最小击穿电压VBR=VWM/KBR (其中,KBR=0.8~0.9)。

③ TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压,即VC=KC×VBR(其中,KC=1.3)。

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。

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