TVS(Transient Voltage Suppressors)二極管,即瞬態(tài)電壓抑制器,又稱雪崩擊穿二極管,是采用半導體工藝制成的單個PN結或多個PN結集成的器件。TVS二極管有單向與雙向之分,單向TVS二極管一般應用于直流供電電路,雙向TVS二極管應用于電壓交變的 電路。當應用于直流電路時,單向TVS二極管反向并聯(lián)于電路中,當電路正常工作時,TVS二極管處于截止狀態(tài)(高阻態(tài)),不影響電路正常工作。
當電路出現異常過電壓并達到TVS二極管擊穿電壓時,TVS二極管迅速由高電阻狀態(tài)突變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài),泄放由異常過電壓導致的瞬時過電流到地,同時把異常過電壓鉗制在較低的水平,從而保護后級電路免遭異常過電壓的損壞。當異常過電壓消失后,TVS二極管阻值又恢復為高阻態(tài)。
二、TVS二極管特性特點
? 采用半導體工藝制成,具有很高的可靠性,無損壞極限;
? 瞬態(tài)功率大,低電容、低漏電流,箝位電壓易控制;
? 電壓精度高,在特殊應用場合,通過工藝或參數篩選可達到更高的精度;
? 在 10/1000μs波形下瞬態(tài)功率可達200W-30000W,甚至更高;
? 封裝形式多樣化,貼片封裝:SOD-123、SMA /DO-214AC、SMB/DO-214AA、SMC/DO-214AB、DO-218AB等,直插封裝:DO-41、DO-15、DO-201、R/P-600等;
三、TVS二極管參數詳解
? VRWM :截止電壓, TVS二極管的最高工作電壓,可連續(xù)施加而不引起TVS二極管劣化或損壞狀態(tài)下,達到的最大的直流電壓或交流峰值電壓。 在VRWM下,TVS二極管是不工作的,不導通。
? VC:鉗位電壓,施加規(guī)定波形的峰值脈沖電流IPP時,TVS二極管兩端測得的峰值電壓。
? VBR:擊穿電壓,是TVS管的最小雪崩電壓。指在V-I特性曲線上,在規(guī)定的脈沖直流電流IT或接近發(fā)生雪崩的電流條件下測得TVS兩端的電壓。
? IR:漏電流,亦稱待機電流。在規(guī)定溫度和最高工作電壓條件下,流過TVS二極管的最大電流,其值是在截止電壓下測量的。
? C:電容值,對于同功率等級的TVS管而言,電壓越低電容值就越大。在通信線路的防護中,尤其要注意TVS管的電容值。
? 封裝形式:從TVS管的封裝形式,可以看出其功率大小。TVS管的芯片面積直接決定其功率等級。
四、TVS二極管選型指南
1)要確定被保護電路中的最大直流或連續(xù)工作電壓,電路的額定標準電壓和“高端”容限;
2)TVS管的額定瞬態(tài)功率要大于電路中可能出現的最大瞬態(tài)浪涌功率;
3)TVS管的截止電壓要大于被保護電路的最高工作電壓;
4)TVS管的最大鉗位電壓要小于后級被保護電路中的損壞電壓;
5)確定好TVS管最大箝位電壓后,其峰值脈沖電流要大于瞬態(tài)浪涌電流;
6)對于數據接口的電路保護,還需注意選取具有合適電容的TVS二極管。比如:當信號頻率或傳輸速率較高時,應選用低電容系列的TVS管;
五、TVS二極管選型注意事項
1)規(guī)格書手冊給的只是特定脈寬下的吸收功率峰值,而實際電路中的脈沖寬度是變化不定,心里要有個數,對寬脈沖要降額應用;
2)對于小電流負載電路的保護,要有意識地增加限流電阻;
3)要注意TVS二極管的穩(wěn)態(tài)平均功率是否在安全范圍之中;
4)要考慮溫度變化,正常而言,瞬態(tài)抑制二極管在-55°C到150°C之間工作,電路中溫度比較高的情況下要降額應用;
5)TVS瞬態(tài)抑制二極管的引線長短,要與被保護線路相對。
6)針對數據接口或通信線路中的防護,要盡可能選取電容值比較小的TVS二極管。
7)直流保護電路大多選單向TVS管,交流保護電路大多選雙向TVS管、多路保護電路選TVS陣列器件,大功率保護電路選專用保護模塊。
8)在使用TVS管過程中,考慮到TVS的離散性,盡量減少串/并數量。
六、TVS二極管典型應用
TVS二極管由于具有極快的響應速度,低鉗位電壓,精準電壓等優(yōu)點,因而應用于對保護器件要求比較高的場合領域,汽車電子、家電、工業(yè)控制、照明,通信、醫(yī)療等行業(yè),如DC電源線,RS485接口,通信電源,I/O口等。
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