TVS管的工作原理及如何選型.doc

TVS管的工作原理以及如何選型一、解釋TVS管外型圖的一種TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）或稱(chēng)瞬變電壓抑制二極管是在穩(wěn)壓管工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新產(chǎn)品，其電路符號(hào)和普通穩(wěn)壓二極管相同,外形也與普通二極管無(wú)異,當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度（最高達(dá)1*10-12秒）使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。 TVS的反應(yīng)速度絕對(duì)比RC回路快的多10-12S,可不用考慮TVS的擊穿電壓VBR,反向臨界電壓VWM,最大峰值脈沖電流IPP和最大箝位電壓VC及峰值脈沖功率PP. 選擇VWM等于或大于電路工作電壓,VC為小于保護(hù)器件的耐壓值,能測(cè)量最好(IPP),或估計(jì)出脈沖的功率,選功率較大的TVS.二、分類(lèi)抑制反向的用單向TVS,有交流的用雙向TVS三、定義瞬態(tài)電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor）簡(jiǎn)稱(chēng)TVS，是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件，有的文獻(xiàn)上也為T(mén)VP、AJTVS、SAJTVS等。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10-12秒量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線(xiàn)路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。四、關(guān)鍵特性TVS管由于它具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、電容低、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無(wú)損壞極限、體積小、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊設(shè)備、消費(fèi)類(lèi)電子、電源、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。 五、特點(diǎn)具體有以下三大特點(diǎn)：1.將TVS二極管加在信號(hào)及電源線(xiàn)上，能防止微處理器或單片機(jī)因瞬間的脈沖，如靜電放電效應(yīng)、交流電源之浪涌及開(kāi)關(guān)電源的噪音所導(dǎo)致的失靈；2.靜電放電效應(yīng)能釋放超過(guò)10000V、60A以上的脈沖，并能持續(xù)10ms；而一般的TTL器件，遇到超過(guò)30ms的10V脈沖時(shí)，便會(huì)導(dǎo)至損壞。利用TVS二極管，可有效吸收會(huì)造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線(xiàn)之間開(kāi)關(guān)所引起的干擾（Crosstalk）；3.將TVS二極管放置在信號(hào)線(xiàn)及接地間，能避免數(shù)據(jù)及控制總線(xiàn)受到不必要的噪音影響。六、TVS瞬變電壓抑制二極管的特性及主要參數(shù)1.單向TVS管特性曲線(xiàn)2.雙向TVS管特性曲線(xiàn)3.特性：TVS的電路符號(hào)與普通穩(wěn)壓二極管相同。它的正向特性與普通二極管相同；反向特性為典型的PN結(jié)雪崩器件。在瞬態(tài)峰值脈沖電流作用下，流過(guò)TVS的電流，由原來(lái)的反向漏電流ID上升到IR時(shí)，其兩極呈現(xiàn)的電壓由額定反向關(guān)斷電壓VWM上升到擊穿電壓VBR，TVS被擊穿。隨著峰值脈沖電流的出現(xiàn)，流過(guò)TVS的電流達(dá)到峰值脈沖電流IPP。在其兩極的電壓被箝位到預(yù)定的最大箝位電壓以下。爾后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，TVS兩極的電壓也不斷下降，最后恢復(fù)到起始狀態(tài)。這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率，保護(hù)電子元器件的整個(gè)過(guò)程。4.TVS瞬變電壓抑制二極管的特性參數(shù)：1)最大反向漏電流IR和額定反向關(guān)斷電壓VRWM。VRWM是TVS最大連續(xù)工作的直流或脈沖電壓，當(dāng)這個(gè)反向電壓加入TVS的兩極間時(shí)，它處于反向關(guān)斷狀態(tài)，流過(guò)它的電流應(yīng)小于或等于其最大反向漏電流IR。2)最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IT是TVS最小的雪崩電壓。25時(shí)，在這個(gè)電壓之前，TVS是不導(dǎo)通的。當(dāng)TVS 流過(guò)規(guī)定的1mA電流時(shí)，加入TVS兩極間的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標(biāo)準(zhǔn)值的離散程度，可把TVS分為5%VBR和10% VBR兩種。對(duì)于5%VBR來(lái)說(shuō)，VWM=0.85VBR；對(duì)于10% VBR來(lái)說(shuō)，VWM=0.81 VBR。3)最大箝拉電壓VC和最大峰值脈沖電流IPP當(dāng)持續(xù)時(shí)間為20微秒的脈沖峰值電流IPP流過(guò)TVS時(shí)，在其兩極間出現(xiàn)的最大峰值電壓為VC。它是串聯(lián)電阻上和因溫度系數(shù)兩者電壓上升的組合。VC 、IPP反映了TVS器件的浪涌抑制能力。VC與VBR之比稱(chēng)為箝位因子，一般在1.21.4之間。4)電容量C 是TVS雪崩結(jié)截面決定的、在特定的1MHZ頻率下測(cè)得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C過(guò)大將使信號(hào)衰減。因此，C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS的重要參數(shù)。5)最大峰值脈沖功耗PMPM是TVS能承受的最大峰值脈沖耗散功率。其規(guī)定的試驗(yàn)脈沖波形和各種TVS的PM值，請(qǐng)查閱有關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大；在給定的功耗PM下，箝位電壓VC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(xù)時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。而且TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復(fù)的，器件規(guī)定的脈沖重復(fù)頻率（持續(xù)時(shí)間與間歇時(shí)間之比）為0.01%，如果電路內(nèi)出現(xiàn)重復(fù)性脈沖，應(yīng)考慮脈沖功率的“累積”，有可能使TVS損壞。6)箝位時(shí)間TCTC是從零到最小擊穿電壓VBR的時(shí)間。對(duì)單極性TVS小于110-12秒；對(duì)雙極性TVS小于是110-11 秒。七、TVS二極管的分類(lèi)TVS器件可以按極性分為單極性和雙極性?xún)煞N，按用途可分為各種電路都適用的通用型器件和特殊電路適用的專(zhuān)用型器件。如：各種交流電壓保護(hù)器、4200mA電流環(huán)保器、數(shù)據(jù)線(xiàn)保護(hù)器、同軸電纜保護(hù)器、電話(huà)機(jī)保護(hù)器等。若按封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為：軸向引線(xiàn)二極管、雙列直插TVS陣列（適用多線(xiàn)保護(hù)）、貼片式、組件式和大功率模塊式等。八、TVS瞬變電壓抑制二極管的選用技巧（選用方法）：1)確定被保護(hù)電路的最大直流或連續(xù)工作電壓、電路的額定標(biāo)準(zhǔn)電壓和“高端”容限。2)TVS額定反向關(guān)斷VRWM應(yīng)大于或等于被保護(hù)電路的最大工作電壓。若選用的VRWM太低，器件可能進(jìn)入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。串行連接分電壓，并行連接分電流。3)TVS的最大箝位電壓VC應(yīng)小于被保護(hù)電路的損壞電壓。4)在規(guī)定的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護(hù)電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流。5)對(duì)于數(shù)據(jù)接口電路的保護(hù)，還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。6)根據(jù)用途選用TVS的極性及封裝結(jié)構(gòu)。交流電路選用雙極性TVS較為合理；多線(xiàn)保護(hù)選用TVS陣列更為有利。7)溫度考慮。瞬態(tài)電壓抑制器可以在55+150之間工作。如果需要TVS在一個(gè)變化的溫度工作，由于其反向漏電流ID是隨增加而增大；功耗隨TVS結(jié)溫增加而下降，從+25到+175，大約線(xiàn)性下降50%雨擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的系數(shù)增加。因此，必