TVS保護(hù)的原理、使用注意事項(xiàng)

一、TVS保護(hù)的原理

其原理像穩(wěn)壓二極管，都是利用反向擊穿穩(wěn)定電壓，但TVS管的響應(yīng)速度要快于穩(wěn)壓管。當(dāng)TVS管的受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度（亞納秒級(jí)）將兩級(jí)間的阻抗變?yōu)榈妥杩梗瑥亩哂泻芎玫睦擞抗β饰漳芰?，同時(shí)也能使兩級(jí)之間的電壓鉗位在一個(gè)預(yù)定值，有效的保護(hù)電路后端元器件。

TVS與被保護(hù)電路并聯(lián)

二、TVS參數(shù)的解讀

如下是一個(gè)5V TVS管的SPEC參數(shù)，光看SPEC參數(shù)我們可能比較難理解。

TVS電氣參數(shù)

結(jié)合如下的TVS工作特性曲線，我們來了解這些參數(shù)。

TVS工作特性曲線

Vrwm： 指的是最大反向工作電壓，也指關(guān)斷電壓。在最大的反向電流IR下，測(cè)試出的電壓, 一般Vrwm是(0.8~0.9)*Vbr。關(guān)斷電壓需要大于等于電路正常工作電壓，但是不能大太多，和Vbr也有關(guān)系，大太多，可能導(dǎo)致TVS不起作用。需要做到電路正常工作時(shí)，TVS不觸發(fā)，在浪涌來時(shí)TVS才工作。

舉個(gè)例子，TVS用來保護(hù)VOUT后端負(fù)載，VOUT的電壓為3V，那么Vrwm的電壓就需要大于或者等于3V，如果Vrwm是2V，那么電路正常工作狀態(tài)下，TVS就可能已經(jīng)觸發(fā)工作，導(dǎo)致耗流增大或者電路故障。如果Vrwm是20V，那么Vbr可能就是25V，那么TVS從3V到25V雪崩效應(yīng)中間有很大一片空白，所以說Vrwm稍等于電路正常工作電壓，但是也不能大太多。

另外說一句，TVS的關(guān)斷電壓是越低越難做（制作工藝）。

Ir@Vrwm： 最大反向漏電流。

Vbr@It： 指的是通過規(guī)定的測(cè)試電流It時(shí)的電壓，這是表示TVS管導(dǎo)通的標(biāo)志電壓，即從此點(diǎn)開始TVS進(jìn)入雪崩擊穿。

Max Ipp： 最大反向峰值脈沖電流。

Vc@Max Ipp： 指在特定的Ipp電流時(shí)，浪涌經(jīng)過TVS鉗位住的電壓。最大的鉗位電壓Vc要小于大于電路中最大的工作電壓。

舉個(gè)例子，TVS用來保護(hù)VOUT及后端負(fù)載，VOUT的后端負(fù)載有芯片A和芯片B，芯片A的最大工作電壓是3V，芯片B的最大工作電壓是4V，那么我們選擇TVS的Vc就要小于3V，如果Vc是3.5V，這個(gè)芯片A有可能會(huì)損壞。

TVS的鉗位電壓選擇2.8V，芯片A和B就不會(huì)損壞。一般芯片會(huì)有另一個(gè)參數(shù)Absolute Maximum Rating，叫絕對(duì)最大值，芯片在絕對(duì)最大值下，可能承受幾個(gè)微秒時(shí)間。極限條件下，TVS的鉗位電壓可以適當(dāng)提高到芯片的絕對(duì)最大值，因?yàn)閴虻偷你Q位電壓或者關(guān)斷電壓的TVS，意味著更難的工藝和更高的價(jià)格。

Ppk(8*20us)： 指的是TVS器件上瞬間通過的最大功率值，等于鉗位電壓Vc和峰值脈沖電流Ipp的乘積，反映了TVS器件的浪涌抑制能力，額定的最大脈沖功率，必須大于電路中出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率。

C： 指的是極間電容，如果TVS用在高速信號(hào)上，需要選擇小的電容，高速信號(hào)，如USB，一般C選擇小于1pF的，電源或者低速信號(hào)，一般幾十pF左右。

10/1000us和8/20us為兩種不同的浪涌測(cè)試波形，兩種波形能量不一樣。8/20us脈沖指的是8us達(dá)到100%Ipp，20us達(dá)到50%Ipp。

浪涌能量波形

三、TVS使用方法和注意事項(xiàng)

1.TVS和被保護(hù)電路是并聯(lián)關(guān)系；

2.TVS需要靠近保護(hù)接口；

3.TVS需要良好接地，TVS的地PAD多打地孔；

4.根據(jù)電路的傳輸速率選擇合適的極間電容；

5.TVS的Vrwm和功率需要選擇合適的參數(shù)；

6.交流電路選擇雙向TVS，直流電路選擇單向TVS，多路保護(hù)選擇TVS陣列。（單向的低容值比雙向的難做一些）