TVS二極管的選取

導(dǎo)語：

瞬態(tài)電壓抑制器在承受瞬間高能量脈沖時，能在極短的內(nèi)由原來的高阻抗?fàn)顟B(tài)變?yōu)榈妥杩?，并把電壓箝制到特定的水平，從而有效地保護(hù)用戶的設(shè)備和元器件不受損壞，可應(yīng)用于家用電器、電子儀器、精密設(shè)備、計算機系統(tǒng)、通訊設(shè)備、RS232&485及 CAN等通訊端口、ISDN的保護(hù)等各個領(lǐng)域。不同的應(yīng)用應(yīng)選取有效保護(hù)的TVS器件，本文介紹選取原則。

正文：

合適TVS元件的選取取決于被保護(hù)的信號路數(shù)、可接受的電路板級空間和被保護(hù)電路的電特性。TVS二極管具有形式各異的封裝和結(jié)構(gòu)來滿足現(xiàn)代電子系統(tǒng)的防護(hù)需求。對高功率應(yīng)用場合，TVS器件一般采用表面貼裝和軸向引線封裝。而對多線路進(jìn)行保護(hù)的TVS陣列則采用標(biāo)準(zhǔn)的JEDEC SO封裝。而電路板空間非常緊張的場合，TVS器件則采用SOT23封裝形式以降低成本。然而無論什么樣的應(yīng)用場合，TVS器件選取的依據(jù)是器件的基本指標(biāo)參數(shù)。

如圖1所示為雙向TVS二極管的典型IV特性曲線，關(guān)鍵的器件指標(biāo)參數(shù)包括：

最大反向電壓(VRWM)：它是器件正常工作的直流電壓。在此電壓以下，器件對被保護(hù)的電路呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。分立TVS器件的反向電壓從2.8V到440V各異。這個參數(shù)也可以稱為工作電壓。

反向擊穿電壓(VBR)：從此點開始器件工作在雪崩擊穿模式開始導(dǎo)通，并且成為瞬變脈沖泄放的低阻通道。擊穿電壓在測試電流IT(典型值1mA或10mA)下測得。

圖1 雙向IV特性曲線

峰值電流(IPP)：器件可承受的最大浪涌電流。TVS二極管數(shù)據(jù)手冊為特定的瞬態(tài)波形會定義一個器件可承受的峰值脈沖能力。大多數(shù)TVS二極管標(biāo)稱的IPP是8/20μs或者10/1000μs脈沖波形下測得的。TVS二極管在更短持續(xù)時間脈沖下，可承受更高的峰值電流。

箝位電壓(VC)：在特定峰值電流下，落在TVS器件上的最大電壓。當(dāng)TVS管承受瞬態(tài)高能量沖擊時，管子中流過大電流，峰值為IPP，端電壓由VRWM值上升到VC值就不再上升了，從而實現(xiàn)了保護(hù)作用。浪涌過后，隨時間IPP以指數(shù)形式衰減，當(dāng)衰減到一定值后，TVS兩端電壓由VC開始下降，恢復(fù)原來狀態(tài)。箝位電壓VC與擊穿電壓VBR之比稱為箝位因子Cf，表示為Cf= VC /VBR，一般箝位因子為1.2～1.4。

TVS管的選取應(yīng)根據(jù)電路的具體情況來選取指標(biāo)合適的TVS器件，選取依據(jù)如下：

1、選取器件的最大反向電壓VRWM應(yīng)大于電路正常工作電壓。

2、選取器件應(yīng)能夠汲取預(yù)期的瞬態(tài)峰值電流IPP。

3、在相同瞬變脈沖波形下，器件的箝位電壓VC應(yīng)小于被保護(hù)電路的最大可承受電壓。

4、對高速率數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，應(yīng)考慮器件的結(jié)電容CJ。靜芯微TVS器件有電容設(shè)計考量，例如，我司TVS產(chǎn)品SuperESD 0524P/2510，可為四路數(shù)據(jù)和信號線提供瞬態(tài)過壓防護(hù)，其單路輸入電容典型值為0.5pF，通道之間電容典型值為0.04pF。

表1 選取原則總結(jié)

器件指標(biāo)

電路狀態(tài)

VRWM≥電路正常工作電壓

IPP≥ 預(yù)期瞬態(tài)電流

VC≤被保護(hù)電路允許的最大電壓

CJ<保證信號完整性的最大電容負(fù)載