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解析TVS二极管的特点及选型技巧

作者:立深鑫电子        发布时间:06-05        点击:
摘要 : TVS二极管(Transient Voltage Suppresser瞬态电压抑制器)是和被保护电路并联的,当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,TVS二极管发生雪崩,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。
TVS二极管的特点 

TVS二极管(Transient Voltage Suppresser瞬态电压抑制器)是和被保护电路并联的,当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,TVS二极管发生雪崩,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。

  由于TVS二极管的结面积较大,使得它具有泄放瞬态大电流的优点,具有理想的保护作用。

  二.主要特性参数

  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二极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二极管导通的标志电压。

  3、脉冲峰值电流IPP:TVS二极管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流(8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右),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二极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;在给定的最大钳位电压下,功耗PM越大,其浪涌电流承受能力越大,在给定的功耗PM下,钳位电压越低,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:典型的脉冲波形持续时间为1ms,当施加到TVS二极管上的脉冲波形持续时间小于TP,则随着TP的减小脉冲峰值功率增加;TVS二极管所能承受的瞬态脉冲式不重复的,如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的累积可能损坏TVS二极管。

  6、稳态功率P0:TVS二极管也可以作稳压二极管用,这时要使用稳态功率。

  7、极间电容Cj:与压敏电阻一样,TVS管的极间电容Cj也较大,且单向的比双向的大,功率越大的电容也越大,极间电容会影响TVS的响应时间。

  8、峰值电流波形:A、正弦半波B、矩形波C、标准波(指数波形)D、三角波TVS峰值电流的试验波形采用标准波(指数波形),由TR/TP决定。峰值电流上升时间TR:电流从0.1IPP开始达到0.9 IPP的时间。半峰值电流时间TP:电流从零开始通过最大峰值后,下降到0.5IPP值的时间。下面列出典型试验波形的TR/TP值:EMP波:10ns/1000ns闪电波:8μs/20μs标准波:10μs/1000μs

  三.优点及缺点优点:

  响应速度快(为ns级)、瞬态功率大、漏电流低;其10/1000μs波脉冲功率从400W~30KW,脉冲峰值电流从0、52A~544A;击穿电压有从6、8V~550V的系列值,便于各种不同电压的电路使用。

  缺点:耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差;一般用于电压精度要求高的地方(一般较小),防浪涌,击穿电压精准,各压值档都有;

  四.选型依据及注意事项:

  1、TVS二极管的最大反向钳位电压VC应小于被保护电路的损坏电压;

  2、TVS二极管的额定反向关断电压VWM要大于或等于被保护电路的最大工作电压,若选用的VWM太低,器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作;

  3、交流电压只能用双向TVS;

  4、在规定的脉冲持续时间内,TVS的最大峰值脉冲功率PM必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率,在确定了最大钳位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流;

  5、结电容是影响TVS二极管在高速线路中使用的关键因素,在这种情况下,一般用一个TVS二极管和一个快恢复二极管以背对背的方式连接,由于快恢复二极管有较小的结电容,因而二者串联的等小电容也较小,可以满足高频使用的要求;

  6、需要考虑降额使用的应用;
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