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精品文檔-下載后可編輯TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管原理應(yīng)用特性-基礎(chǔ)電子瞬態(tài)抑制二極管(TVS)又叫鉗位型二極管,是目前國(guó)際上普遍使用的一種高效能電路保護(hù)器件,它的外型與普通二極管相同,但卻能吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率,它的主要特點(diǎn)是在反向應(yīng)用條件下,當(dāng)承受一個(gè)高能量的大脈沖時(shí),其工作阻抗立即降至極低的導(dǎo)通值,從而允許大電流通過(guò),同時(shí)把電壓鉗制在預(yù)定水平,其響應(yīng)時(shí)間僅為10-12毫秒,因此可有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件。TVS允許的正向浪涌電流在TA=250C,T=10ms條件下,可達(dá)50~200A。雙向TVS可在正反兩個(gè)方向吸收瞬時(shí)大脈沖功率,并把電壓鉗制到預(yù)定水平,雙向TVS適用于交流電路,單向TVS一般用于直流電路??捎糜诜览讚?、防過(guò)電壓、抗干擾、吸收浪涌功率等,是一種理想的保護(hù)器件。耐受能力用瓦特(W)表示。
TVS(TransientVoltageSuppression)是一種限壓保護(hù)器件,作用與壓敏電阻很類(lèi)似。也是利用器件的非線性特性將過(guò)電壓鉗位到一個(gè)較低的電壓值實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。TVS管的主要參數(shù)有:反向擊穿電壓、很大鉗位電壓、瞬間功率、結(jié)電容、響應(yīng)時(shí)間等。
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TVS的響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到ps級(jí),是限壓型浪涌保護(hù)器件中很快的。用于電子電路的過(guò)電壓保護(hù)時(shí)其響應(yīng)速度都可滿足要求。TVS管的結(jié)電容根據(jù)制造工藝的不同,大體可分為兩種類(lèi)型,高結(jié)電容型TVS一般在幾百~幾千pF的數(shù)量級(jí),低結(jié)電容型TVS的結(jié)電容一般在幾pF~幾十pF的數(shù)量級(jí)。一般分立式TVS的結(jié)電容都較高,表貼式TVS管中兩種類(lèi)型都有。在高頻信號(hào)線路的保護(hù)中,應(yīng)主要選用低結(jié)電容的TVS管。
TVS管的非線性特性比壓敏電阻好,當(dāng)通過(guò)TVS管的過(guò)電流增大時(shí),TVS管的鉗位電壓上升速度比壓敏電阻慢,因此可以獲得比壓敏電阻更理想的殘壓輸出。在很多需要精細(xì)保護(hù)的電子電路中,應(yīng)用TVS管是比較好的選擇。TVS管的通流容量在限壓型浪涌保護(hù)器中是很小的,一般用于很末級(jí)的精細(xì)保護(hù),因其通流量小,一般不用于交流電源線路的保護(hù),直流電源的防雷電路使用TVS管時(shí),一般還需要與壓敏電阻等通流容量大的器件配合使用。TVS管便于集成,很適合在單板上使用。
TVS具有的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可靈活選用單向或雙向保護(hù)器件,在單極性的信號(hào)電路和直流電源電路中,選用單向TVS管,可以獲得比較低的殘壓。
TVS的反向擊穿電壓、通流容量是電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的。在直流回路中,應(yīng)當(dāng)有:min(UBR)≥(1.3~1.6)Umax,式中UBR為直流TVS的反向擊穿電壓,Umax是直流回路中的電壓峰值。
TVS管主要可用于直流電源、信號(hào)線路、天饋線路的防雷保護(hù)。
TVS管的失效模式主要是短路。但當(dāng)通過(guò)的過(guò)電流太大時(shí),也可能造成TVS管被炸裂而開(kāi)路。TVS管的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。
TVS二極管的應(yīng)用
目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊設(shè)備、交/直流電源、汽車(chē)、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、儀器儀表(電度表)、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數(shù)字照相機(jī)的保護(hù)、共模/差模保護(hù)、RF耦合/IC驅(qū)動(dòng)接收保護(hù)、電機(jī)電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。TVS器件的主要電參數(shù)
(1)擊穿電壓V(BR)
器件在發(fā)生擊穿的區(qū)域內(nèi),在規(guī)定的試驗(yàn)電流I(BR)下,測(cè)得器件兩端的電壓稱(chēng)為擊穿電壓,在此區(qū)域內(nèi),二極管成為低阻抗的通路。
(2)很大反向脈沖峰值電流IPP
在反向工作時(shí),在規(guī)定的脈沖條件下,器件允許通過(guò)的很大脈沖峰值電流。IPP與很大鉗位電壓VC(MAX)的乘積,就是瞬態(tài)脈沖功率的很大值。
使用時(shí)應(yīng)正確選取TVS,使額定瞬態(tài)脈沖功率PPR大于被保護(hù)器件或線路可能出現(xiàn)的很大瞬態(tài)浪涌功率。
TVS二極管的分類(lèi)
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(zhuān)用型器件。如:各種交流電壓保護(hù)器、4~200mA電流環(huán)保器、數(shù)據(jù)線保護(hù)器、同軸電纜保護(hù)器、電話機(jī)保護(hù)器等。若按封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為:軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列(適用多線保護(hù))、貼片式、組件式和大功率模塊式等。
TVS二極管的特點(diǎn)
(1)將TVS二極管加在信號(hào)及電源線上,能防止微處理器或單片機(jī)因瞬間的肪沖,如靜電放電效應(yīng)、交流電源之浪涌及開(kāi)關(guān)電源的噪音所導(dǎo)致的失靈。
(2)靜電放電效應(yīng)能釋放超過(guò)10000V、60A以上的脈沖,并能持續(xù)10ms;而一般的TTL器件,遇到超過(guò)30ms的10V脈沖時(shí),便會(huì)導(dǎo)至損壞。利用TVS二極管,可有效吸收會(huì)造成器件損壞的脈沖,并能消除由總線之間開(kāi)關(guān)所引起的干擾(Crosstalk)。
(3)將TVS二極管放置在信號(hào)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。
TVS的選用技巧
(1)確定被保護(hù)電路的很大直流或連續(xù)工作電壓、電路的額定標(biāo)準(zhǔn)電壓和“高端”容限。
(2)TVS額定反向關(guān)斷VWM應(yīng)大于或等于被保護(hù)電路的很大工作電壓。若選用的VWM太低,器件可能進(jìn)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的很大鉗位電壓VC應(yīng)小于被保護(hù)電路的損壞電壓。
(4)在規(guī)定的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi),TVS的很大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護(hù)電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了很大鉗位電壓后,其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流。
(5)對(duì)于數(shù)據(jù)接口電路的保護(hù),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(jié)構(gòu)。交流電路選用雙極性TVS較為合理;多線保護(hù)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(gè)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(jié)溫增加而下降,從25℃~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,必須查閱有關(guān)產(chǎn)品資料,考慮溫度變化對(duì)其特性的影響。
在選擇TVS二極管時(shí),注意這個(gè)選擇:
北京南電科技是一家集代理、分銷(xiāo)、現(xiàn)貨供應(yīng)與技術(shù)支持于一體的綜合性元器件服務(wù)商。先后代理了韓國(guó)HTC-Korea、Kec、Maplesemi以及Lrc、CT、Comon、ONsemi、新潔能等國(guó)內(nèi)外品牌。同時(shí)還與ST、Nxp、Diodes、Vishay、I
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