TVS 与电阻相对位置的不同会对接口电路防浪涌性能有何影响,相信大多数人没有细究过,今天我们来从理论上讨论下这个问题。
TVS 与电阻按照相对位置的不同有如下图 1 如图 2所示两种接法。下面两种接法在真正的试验中我们发现:图 1 接口失效是由于串联在接口电路上的电阻 R1 损坏,此时 TVS 并没有损坏;图 2 接口失效是由于 TVS 被击穿造成的,电阻没有损坏。由此可以得到一个结论:电阻靠近芯片时,而 TVS 靠近接口放置时的防护能力更强。
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图 1 模型-电阻在 TVS 外的电路原理图
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图 2 模型-电阻在 TVS 内外的电路原理图
对于图 1 来说:TVS 动作时,I=Ia+Ib,I>Ia,在电阻 R1 上会流过比 TVS 中更大的电流。虽然在这种情况下被保护电路在一定程度上得到保护,但电阻R1却因为经不起大电流被烧坏,从而导致接口故障,保护失效。
对于图 2 来说:TVS 动作时,TVS 的阻抗很低,大部分电流从 TVS 上流过,而流过R1中的电流只占很小的一部分,Ib<<Ia,更小于 I。因此保护效果要比图 1 要好一些。图 1 主要是因为电阻被瞬间大电流烧坏,如果图 1 中的电阻选取的功率大一些,也可以取得不错的防浪涌效果。因此,我们在接口防护电路设计中,若想通过串电阻来降低浪涌中的冲击电流,一定要考虑电阻的功率。如果功率不够,建议使用图 2 中的设计,即将电阻靠近芯片放置,而 TVS 靠近接口放置。
由此我们也可以总结出一些经验出来:

  • 电阻可用来抑制浪涌电流,起到限流作用,通常串联在电流中。但是使用时需要注意电阻功率的选择,避免电流过大而烧坏;
  • 对于上图两种浪涌防护原理,可以简化模型,第一,如果被保护电路的输入阻抗较高(RL>>R1),则采用图 1 所示模型,因为此时 R1 与RL的串联并不能给限流或分压带来改善,并且TVS在有效时阻抗较低,所以限流电阻接在 TVS 外才能取得好的限流效果。如果被保护电路的输入阻抗较低(RL与R1相比相当或更小),则采用图 2 模型,此时 R1 将对 TVS 后一级浪涌残压进一步分压,大大降低被保护电路两端的浪涌电压。

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