TVS管的应用原理,参数,命名法则以及选型
时间：10-02
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1. 瞬态抑制二极管简称TVS (Transient Voltage Suppressor )，TVS的电气特性由P-N结面积，参杂浓度及晶片阻质决定的。其耐突波电流的能力与其P-N结面积成正比。 特点：反映速度快(为pS级)，体积小，箝位电压低，可靠性高。10/1000μs波脉冲功率从400W～30000W，脉冲峰值电流从几安～几百安。常用的TVS管的击穿电压有从5V到550V的系列值。且可靠性高，在TVS管规范之工作范围内，性能可靠，不易劣化，使用寿命长。 原理: TVS用于瞬间突波之抑制，与受保护器件并联。 在正常工作状态下，TVS对受保护线路呈高阻抗状态，当瞬间电压超过其击穿电压时，TVS就提供一个低阻抗的路径予瞬间电流。使得流向被保护元器件的瞬间电流转而分流到TVS二极管，而受保护元器件两端的电压被限制在TVS两端的箝制电压(Clamping Voltage)。 当这个过压条件消失后，TVS二极管又将恢复到高阻抗状态。 应用：TVS广泛应用于半导体及敏感零件的保护，二级电源和信号电路的保护，以及防静电等。2. 命名法则 TVS管的型号由三部分组成：系列名+电压值+单/双向符号系列名代表不同的峰值脉冲功率和封装形式 ① SMAJ、SMBJ、SMCJ、SMDJ表示贴片封装：分别代表的峰值脉冲功率为400W、600W、1500W和3000W；② 其它系列名表示同轴引线封装：P4KE为400W、P6KE为600W、1.5KE为1500W，SA为500W、3KP为3000W，其余类推（型号名KP或KPA前面的数字表示kW数）。系列名后的数字代表击穿电压标称值或反向断态电压值 ① P4KE、P6KE、1.5KE系列中代表击穿电压标称值（VBR）；② 其它系列中代表反向断态电压值（VRWM）。A表示单向，CA表示双向。注意：SAC（500W）、LCE （1500W）系列是低电容的TVS管，只有单向，没有双向。3. TVS的主要参数 最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VRWM 。VRWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加于TVS的两极间时它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。 最小击穿电压VBR和击穿电流IR。VBR是TVS最小的击穿电压。在25℃时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时，加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把VBR分为5％和10％两种。对于5％的VBR来说，VRWM=0.85VBR；对于10％的VBR来说，VRWM=0.81VBR。
最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。
最大峰值脉冲功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01％。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS。 箝位时间TC。TC是从零到最小击穿电压VBR的时间。对单极性TVS小于1×10-12s；对双极性TVS小于10×10-12s。 4. TVS的选型 最大箝位电压VC要小于电路允许的最大安全电压。截止电压VRWM大于电路的最大工作电压，一般可以选择VRWM等于或者略大于电路的最大工作电压。额定的最大脉冲功率（TVS参数中给出） PM要大于最大瞬态浪涌功率。对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的管子：信号频率（传输速率）≥10MHz（Mb/s），Cj≤60pF； 信号频率（传输速率）≥100 MHz（Mb/s），Cj≤20pF。根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。温度考虑。瞬态电压抑制器可以在－55~+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度工作，由于其反向漏电流ID是随增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降，从+25℃到+175℃，大约线性下降50％雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。
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最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。 最大峰值脉冲功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01％。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS。 箝位时间TC。TC是从零到最小击穿电压VBR的时间。对单极性TVS小于1×10-12s；对双极性TVS小于10×10-12s。 4. TVS的选型 最大箝位电压VC要小于电路允许的最大安全电压。截止电压VRWM大于电路的最大工作电压，一般可以选择VRWM等于或者略大于电路的最大工作电压。额定的最大脉冲功率（TVS参数中给出） PM要大于最大瞬态浪涌功率。对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的管子：信号频率（传输速率）≥10MHz（Mb/s），Cj≤60pF； 信号频率（传输速率）≥100 MHz（Mb/s），Cj≤20pF。根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。温度考虑。瞬态电压抑制器可以在－55~+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度工作，由于其反向漏电流ID是随增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降，从+25℃到+175℃，大约线性下降50％雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。特别推荐互相鄙视的“模电”和“数电”约了一架，结果发现……VCC、 VDD、VEE、VSS 电压理解涨姿势！高手带你全面了解嵌入式C语言可靠性设计