解析TVS二極管的特點及選型技巧
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摘要 : TVS二極管(Transient Voltage Suppresser瞬態電壓抑制器)是和被保護電路并聯的,當瞬態電壓超過電路的正常工作電壓時,TVS二極管發生雪崩,為瞬態電流提供通路,使內部電路免遭超額電壓的擊穿或超額電流的過熱燒毀。
TVS二極管(Transient Voltage Suppresser瞬態電壓抑制器)是和被保護電路并聯的,當瞬態電壓超過電路的正常工作電壓時,TVS二極管發生雪崩,為瞬態電流提供通路,使內部電路免遭超額電壓的擊穿或超額電流的過熱燒毀。
由于TVS二極管的結面積較大,使得它具有泄放瞬態大電流的優點,具有理想的保護作用。
二.主要特性參數
1、反向截止電壓VRWM與反向漏電流IR:反向截止電壓VRWM表示TVS二極管不導通的最高電壓,在這個電壓下只有很小的反向漏電流IR。
2、擊穿電壓VBR:TVS管通過規定的測試電流時的電壓,這是表示TVS二極管導通的標志電壓。
3、脈沖峰值電流IPP:TVS二極管允許通過的10/1000μs波的最大峰值電流(8/20μs波的峰值電流約為其5倍左右),超過這個電流值就可能造成永久性損壞。
4、最大箝位電壓VC:TVS二極管流過脈沖峰值電流IPP時兩端所呈現的電壓。
5、脈沖峰值功率Pm:脈沖峰值功率Pm是指10/1000μs波的脈沖峰值電流IPP與最大箝位電壓VC的乘積,即Pm=IPP*VC;在給定的最大鉗位電壓下,功耗PM越大,其浪涌電流承受能力越大,在給定的功耗PM下,鉗位電壓越低,其浪涌電流的承受能力越大;另外,峰值脈沖功耗還與脈沖波形,持續時間和環境溫度有關:典型的脈沖波形持續時間為1ms,當施加到TVS二極管上的脈沖波形持續時間小于TP,則隨著TP的減小脈沖峰值功率增加;TVS二極管所能承受的瞬態脈沖式不重復的,如果電路內出現重復性脈沖,應考慮脈沖功率的累積可能損壞TVS二極管。
6、穩態功率P0:TVS二極管也可以作穩壓二極管用,這時要使用穩態功率。
7、極間電容Cj:與壓敏電阻一樣,TVS管的極間電容Cj也較大,且單向的比雙向的大,功率越大的電容也越大,極間電容會影響TVS的響應時間。
8、峰值電流波形:A、正弦半波B、矩形波C、標準波(指數波形)D、三角波TVS峰值電流的試驗波形采用標準波(指數波形),由TR/TP決定。峰值電流上升時間TR:電流從0.1IPP開始達到0.9 IPP的時間。半峰值電流時間TP:電流從零開始通過最大峰值后,下降到0.5IPP值的時間。下面列出典型試驗波形的TR/TP值:EMP波:10ns/1000ns閃電波:8μs/20μs標準波:10μs/1000μs
三.優點及缺點優點:
響應速度快(為ns級)、瞬態功率大、漏電流低;其10/1000μs波脈沖功率從400W~30KW,脈沖峰值電流從0、52A~544A;擊穿電壓有從6、8V~550V的系列值,便于各種不同電壓的電路使用。
缺點:耐浪涌沖擊能力較放電管和壓敏電阻差;一般用于電壓精度要求高的地方(一般較?。?,防浪涌,擊穿電壓精準,各壓值檔都有;
四.選型依據及注意事項:
1、TVS二極管的最大反向鉗位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓;
2、TVS二極管的額定反向關斷電壓VWM要大于或等于被保護電路的最大工作電壓,若選用的VWM太低,器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作;
3、交流電壓只能用雙向TVS;
4、在規定的脈沖持續時間內,TVS的最大峰值脈沖功率PM必須大于被保護電路可能出現的峰值脈沖功率,在確定了最大鉗位電壓后,其峰值脈沖電流應大于瞬態浪涌電流;
5、結電容是影響TVS二極管在高速線路中使用的關鍵因素,在這種情況下,一般用一個TVS二極管和一個快恢復二極管以背對背的方式連接,由于快恢復二極管有較小的結電容,因而二者串聯的等小電容也較小,可以滿足高頻使用的要求;
6、需要考慮降額使用的應用;