簡單易用的TVS如何在發(fā)展

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）隨著電子電路向更高集成度發(fā)展，電路保護(hù)對(duì)更可靠和更節(jié)省空間的保護(hù)器件的需求一直在增加。在電路保護(hù)應(yīng)用里，ESD和浪涌是兩大需要重要防護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)，TVS是非常流行的應(yīng)對(duì)電路保護(hù)的選擇，低成本和易用性讓TVS在絕大多數(shù)保護(hù)里成為了第一選擇。

穩(wěn)定易用的TVS

TVS瞬態(tài)電壓抑制管，也叫瞬態(tài)電壓抑制二極管，是一種高效能保護(hù)元器件，其作用是在兩極受到反向瞬態(tài)高能量時(shí)候能夠吸收浪涌，對(duì)后級(jí)電路形成有效的保護(hù)。

通俗來說當(dāng)瞬態(tài)電壓過高時(shí)，TVS二極管便產(chǎn)生雪崩，讓瞬間的大電流從低電阻通路被引開，避免電路因此受到損壞。

在穩(wěn)壓二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的TVS的保護(hù)功能是利用了穩(wěn)壓特性和負(fù)阻特性，在交直流電路中都可以用來抑制瞬間過電壓，在短時(shí)間內(nèi)分流高電流浪涌。這里有單向和雙向之分，單向TVS用于直流，對(duì)單一方向浪涌起到防護(hù)，雙向TVS用于交流，正反方向的浪涌均能響應(yīng)。

此外，這種浪涌一般和IEC標(biāo)準(zhǔn)中的ESD事件還不太一樣，浪涌事件通常發(fā)生在電子系統(tǒng)切換瞬態(tài)時(shí)，具有更長的脈沖持續(xù)時(shí)間和更高的能量。

TVS有幾個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)，工作峰值反向電壓VRWM是TVS二極管能夠保持高電阻狀態(tài)的最小反向電壓值。一般VRWM會(huì)達(dá)到或高于系統(tǒng)工作電壓的上限，以便TVS接入電路且不會(huì)造成不必要的漏電流。

想要實(shí)現(xiàn)較高的抗浪涌性能表現(xiàn)，TVS二極管的鉗位系數(shù)VCL/VBR要足夠低，同時(shí)響應(yīng)速度必須快。為了防止高等級(jí)的浪涌故障，有時(shí)會(huì)選擇RDYN更低的TVS二極管。不過這樣也會(huì)導(dǎo)致其他方面出現(xiàn)弊端，如輸入/輸出（I/O）電容會(huì)變高，TVS整體的尺寸也會(huì)增大。

較大的封裝一直是TVS被人所詬病的地方，現(xiàn)在也可以看到很多TVS供應(yīng)商在封裝和性能上做優(yōu)化，如TI的平緩鉗位技術(shù)。

不同應(yīng)用中的TVS

在不同的應(yīng)用中，TVS的發(fā)展呈現(xiàn)出不同的側(cè)重點(diǎn)。在消費(fèi)類市場，移動(dòng)電子設(shè)備朝著尺寸小型化、功能多樣化和高度集成化方向不斷發(fā)展，內(nèi)部電路板的集成度越來越高，折中設(shè)計(jì)趨勢(shì)下系統(tǒng)愈發(fā)容易受到ESD/EFT和共模/差模浪涌沖擊等浪涌電壓的干擾。

通常這種應(yīng)用里，系統(tǒng)對(duì)TVS功率密度要求不高，會(huì)對(duì)TVS的封裝以及抗浪涌能力更加看重。更小的封裝，更多的可承受沖擊次數(shù)、更高的接觸放電和空氣放電等級(jí)都是移動(dòng)設(shè)備對(duì)TVS提出的要求。

這些適用于移動(dòng)應(yīng)用的TVS二極管會(huì)通過調(diào)整和優(yōu)化有源區(qū)面積，盡可能減少所需PCB占用面積。

而到了汽車和工業(yè)應(yīng)用，雖然這些應(yīng)用里的TVS也在盡可能將封裝做得更小，但功率密度始終是這類TVS應(yīng)用上最大的考量。

縮小封裝的前提是保證足夠的功率密度，在功率密度滿足需求后，再根據(jù)其他因素來適當(dāng)選擇合適的封裝。比如TVS能承受的最大脈沖電流，需要選擇尺寸適當(dāng)確保其能夠承受所需的電流；TVS能承受的反向電壓等級(jí)也是封裝選擇上的一個(gè)因素。同時(shí)功率較大的TVS需要封裝的散熱能力更強(qiáng)。

小結(jié)

為了契合現(xiàn)在小封裝的發(fā)展趨勢(shì)，TVS現(xiàn)在正通過新設(shè)計(jì)新技術(shù)來優(yōu)化性能和尺寸上的取舍，TVS的升級(jí)對(duì)于電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著莫大的幫助，系統(tǒng)的電壓、尺寸和成本都會(huì)因此受益，當(dāng)然這一切的前提是器件能提供穩(wěn)定的防護(hù)。