TVS管的工作原理及如何選型.doc

TVS管的工作原理以及如何選型一、解釋TVS管外型圖的一種TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）或稱瞬變電壓抑制二極管是在穩(wěn)壓管工藝基礎上發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品，其電路符號和普通穩(wěn)壓二極管相同,外形也與普通二極管無異,當TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度（最高達1*10-12秒）使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個預定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。 TVS的反應速度絕對比RC回路快的多10-12S,可不用考慮TVS的擊穿電壓VBR,反向臨界電壓VWM,最大峰值脈沖電流IPP和最大箝位電壓VC及峰值脈沖功率PP. 選擇VWM等于或大于電路工作電壓,VC為小于保護器件的耐壓值,能測量最好(IPP),或估計出脈沖的功率,選功率較大的TVS.二、分類抑制反向的用單向TVS,有交流的用雙向TVS三、定義瞬態(tài)電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor）簡稱TVS，是一種二極管形式的高效能保護器件，有的文獻上也為TVP、AJTVS、SAJTVS等。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10-12秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預定值，有效地保護電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。四、關鍵特性TVS管由于它具有響應時間快、瞬態(tài)功率大、電容低、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小、易于安裝等優(yōu)點，目前已廣泛應用于計算機系統(tǒng)、通訊設備、消費類電子、電源、家用電器等各個領域。 五、特點具體有以下三大特點：1.將TVS二極管加在信號及電源線上，能防止微處理器或單片機因瞬間的脈沖，如靜電放電效應、交流電源之浪涌及開關電源的噪音所導致的失靈；2.靜電放電效應能釋放超過10000V、60A以上的脈沖，并能持續(xù)10ms；而一般的TTL器件，遇到超過30ms的10V脈沖時，便會導至損壞。利用TVS二極管，可有效吸收會造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線之間開關所引起的干擾（Crosstalk）；3.將TVS二極管放置在信號線及接地間，能避免數(shù)據(jù)及控制總線受到不必要的噪音影響。六、TVS瞬變電壓抑制二極管的特性及主要參數(shù)1.單向TVS管特性曲線2.雙向TVS管特性曲線3.特性：TVS的電路符號與普通穩(wěn)壓二極管相同。它的正向特性與普通二極管相同；反向特性為典型的PN結雪崩器件。在瞬態(tài)峰值脈沖電流作用下，流過TVS的電流，由原來的反向漏電流ID上升到IR時，其兩極呈現(xiàn)的電壓由額定反向關斷電壓VWM上升到擊穿電壓VBR，TVS被擊穿。隨著峰值脈沖電流的出現(xiàn)，流過TVS的電流達到峰值脈沖電流IPP。在其兩極的電壓被箝位到預定的最大箝位電壓以下。爾后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，TVS兩極的電壓也不斷下降，最后恢復到起始狀態(tài)。這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率，保護電子元器件的整個過程。4.TVS瞬變電壓抑制二極管的特性參數(shù)：1)最大反向漏電流IR和額定反向關斷電壓VRWM。VRWM是TVS最大連續(xù)工作的直流或脈沖電壓，當這個反向電壓加入TVS的兩極間時，它處于反向關斷狀態(tài)，流過它的電流應小于或等于其最大反向漏電流IR。2)最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IT是TVS最小的雪崩電壓。25時，在這個電壓之前，TVS是不導通的。當TVS 流過規(guī)定的1mA電流時，加入TVS兩極間的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度，可把TVS分為5%VBR和10% VBR兩種。對于5%VBR來說，VWM=0.85VBR；對于10% VBR來說，VWM=0.81 VBR。3)最大箝拉電壓VC和最大峰值脈沖電流IPP當持續(xù)時間為20微秒的脈沖峰值電流IPP流過TVS時，在其兩極間出現(xiàn)的最大峰值電壓為VC。它是串聯(lián)電阻上和因溫度系數(shù)兩者電壓上升的組合。VC 、IPP反映了TVS器件的浪涌抑制能力。VC與VBR之比稱為箝位因子，一般在1.21.4之間。4)電容量C 是TVS雪崩結截面決定的、在特定的1MHZ頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C過大將使信號衰減。因此，C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS的重要參數(shù)。5)最大峰值脈沖功耗PMPM是TVS能承受的最大峰值脈沖耗散功率。其規(guī)定的試驗脈沖波形和各種TVS的PM值，請查閱有關產(chǎn)品手冊。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大；在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪涌電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續(xù)時間和環(huán)境溫度有關。而且TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復的，器件規(guī)定的脈沖重復頻率（持續(xù)時間與間歇時間之比）為0.01%，如果電路內(nèi)出現(xiàn)重復性脈沖，應考慮脈沖功率的“累積”，有可能使TVS損壞。6)箝位時間TCTC是從零到最小擊穿電壓VBR的時間。對單極性TVS小于110-12秒；對雙極性TVS小于是110-11 秒。七、TVS二極管的分類TVS器件可以按極性分為單極性和雙極性兩種，按用途可分為各種電路都適用的通用型器件和特殊電路適用的專用型器件。如：各種交流電壓保護器、4200mA電流環(huán)保器、數(shù)據(jù)線保護器、同軸電纜保護器、電話機保護器等。若按封裝及內(nèi)部結構可分為：軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列（適用多線保護）、貼片式、組件式和大功率模塊式等。八、TVS瞬變電壓抑制二極管的選用技巧（選用方法）：1)確定被保護電路的最大直流或連續(xù)工作電壓、電路的額定標準電壓和“高端”容限。2)TVS額定反向關斷VRWM應大于或等于被保護電路的最大工作電壓。若選用的VRWM太低，器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。串行連接分電壓，并行連接分電流。3)TVS的最大箝位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓。4)在規(guī)定的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應大于瞬態(tài)浪涌電流。5)對于數(shù)據(jù)接口電路的保護，還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。6)根據(jù)用途選用TVS的極性及封裝結構。交流電路選用雙極性TVS較為合理；多線保護選用TVS陣列更為有利。7)溫度考慮。瞬態(tài)電壓抑制器可以在55+150之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度工作，由于其反向漏電流ID是隨增加而增大；功耗隨TVS結溫增加而下降，從+25到+175，大約線性下降50%雨擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的系數(shù)增加。因此，必