TVS管保護器件免受高壓瞬變的損害

來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

關(guān)于過電壓抑制

瞬變威脅—什么是瞬變？

電壓瞬變的定義是電能的短時激增，它們是先前存儲的電能或者通過其他方式（比如大電感負(fù)載或雷電）引入的電能的突然釋放的結(jié)果。在電氣或電子電路中，這種能量可以通過控制開關(guān)動作，或通過隨機誘導(dǎo)來從外源的電路中以一種可預(yù)測的方式得到釋放。

重復(fù)性瞬變常常歸因于電動機、發(fā)電機或者反應(yīng)性電路原件的切換。而另一方面，隨機瞬變通常是由閃電和靜電放電（ESD）引起的。閃電和ESD的發(fā)生一般是不可預(yù)知的，并可能需要對精細(xì)監(jiān)測進(jìn)行精確的測算，特別是當(dāng)瞬變在電路板層面上誘發(fā)的情況下。

雷擊的指數(shù)上升時間范圍在1.2μsec到10_sec之間（基本上是10%到90%），持續(xù)時間在50_sec到1000_sec之間（峰值的50%）。另一方面，ESD是一種持續(xù)時間更短的事件。上升時間少于1.0ns也是典型特點。整個持續(xù)時間大約為100ns。

元件小型化導(dǎo)致對電應(yīng)力的敏感性增加。例如，微處理器具有無法應(yīng)對ESD引起的高電流的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電路徑。此類元件在非常低的電壓環(huán)境下工作，因此電壓干擾必須加以控制，以防止設(shè)備中斷以及潛在的或災(zāi)難性故障。

如今，敏感的微處理器在范圍廣泛的器件中得到普遍應(yīng)用。從家用電器，如洗碗機，到工業(yè)控制，甚至玩具中都會使用微處理器來提高功能性和效率。

現(xiàn)在大多數(shù)車輛也會采用多個電子系統(tǒng)來控制發(fā)動機、車內(nèi)溫度、剎車，或者在某些情況下，控制轉(zhuǎn)向、牽引系統(tǒng)和安全系統(tǒng)。

許多電器和汽車內(nèi)的子組件或支持組件（如電動馬達(dá)或附件）都會將整個系統(tǒng)暴露在瞬變威脅之下。

靜電放電的特點是非?？焖俚纳仙龝r間、非常高的峰值電壓和電流。這種能量是物體之間正負(fù)電荷不平衡的結(jié)果。當(dāng)雷擊發(fā)生時，雷擊事件可產(chǎn)生能在附近電纜上引起大幅度瞬變的磁場。云到云的雷擊不僅會影響到架空電纜，還能影響到埋地電纜。一個即使是1英里外（1.6公里）的雷擊也會在電纜上產(chǎn)生70伏的電壓。在云對地的雷擊中所產(chǎn)生的瞬變影響更大。

電感負(fù)載的切換產(chǎn)生高能量瞬變，會隨不斷增加的重負(fù)載大幅增加。當(dāng)電感負(fù)載被切斷時，崩潰的磁場被轉(zhuǎn)換成呈現(xiàn)為一個雙指數(shù)瞬變的電能。取決于不同的來源，這些瞬變的強度可高達(dá)數(shù)百伏和數(shù)百安，持續(xù)時間達(dá)400毫秒。典型的感應(yīng)瞬變來源包括，發(fā)電機、繼電器、馬達(dá)、變壓器等。

汽車中其他直流電動機也會導(dǎo)致類似的瞬變。例如，直流電動機電力設(shè)施，如電動鎖、電動座椅和電動車窗。這些直流電動機的不同應(yīng)用會對敏感的電子元件產(chǎn)生與外部環(huán)境中所產(chǎn)生的瞬變一樣有害的瞬變。

這些實例是電氣和電子系統(tǒng)中所常見的。由于負(fù)載的大小因應(yīng)用而各有不同，波形、持續(xù)時間、峰值電流和峰值電壓都是存在于真實世界的瞬變中的變量。一旦可以對這些變量進(jìn)行估計，就可以選擇一種合適的抑制器技術(shù)。

審核編輯黃宇