在設(shè)計(jì)中,使用到了 TVS 管,在之前的設(shè)計(jì)中沒(méi)有特別關(guān)注 TVS 管。今天查了一些資料,算是簡(jiǎn)單的
有個(gè)了解。
TVS 管是一種保護(hù)器件。它的英文全稱為 transient voltage suppressor ,意思是瞬態(tài)電壓抑制器。 TVS
管是一種二極管形式的器件。其原理有點(diǎn)
像穩(wěn)壓二極管, 都是利用反向擊穿穩(wěn)定電壓, 但 TVS 管的響應(yīng)速度要快于穩(wěn)壓管。 當(dāng) TVS 管的受到
反向瞬態(tài)高能量沖擊是, 它能以極高的速度 (亞
納秒級(jí))將兩級(jí)間的阻抗變?yōu)榈妥杩梗瑥亩哂泻芎玫睦擞抗β饰漳芰Γ瑫r(shí)也能使兩級(jí)之間的電壓保
持在一個(gè)預(yù)定值,有效的保護(hù)電路中其他
元器件的免受浪涌脈沖的損壞。
順便把 TVS 管和穩(wěn)壓管兩者比較一下:
【相同點(diǎn)】
1.都可以限制兩端電壓在一定得范圍內(nèi)。
2.長(zhǎng)時(shí)間耐流值差不多,跟體積功耗有關(guān)。
【不同點(diǎn)】
1.電壓精度上 穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值比較精確, TVS 是在一個(gè)范圍內(nèi)
2.通流能力上 穩(wěn)壓管的耐涌浪電流很小,而 TVS 可以達(dá)到幾百 A
3.原理上 穩(wěn)壓管是齊納隧道效應(yīng)或雪崩效應(yīng), TVS 是雪崩效應(yīng)
4.應(yīng)用上 穩(wěn)壓管用于穩(wěn)壓, TVS 用于瞬態(tài)高壓保護(hù)
5.穩(wěn)壓值上 穩(wěn)壓管 3.3V~75V,TVS 管 6.8V ~ 550V
6.響應(yīng)時(shí)間 TVS 可以達(dá)到 1ps
比較后就比較清楚了,穩(wěn)壓二極管和 TVS 管是不可以相互替代的。
清楚了原理我們來(lái)看 TVS 管的一些參數(shù),我們通過(guò) Datasheet 來(lái)看,這樣比較直觀。
figure1 datasheet 中的選型參數(shù)
第一欄和第二欄是和具體器件相關(guān)的,我們不管它。
REVERSE STAND-OFF VOLTAGE VRWM(V) 反向峰值電壓 , 這個(gè)即 TVS 管的工作電壓 ,保證在正常
工作時(shí) ,TVS 管兩端的電阻很大,這就保證了
TVS 管吸收的電流可以忽略不計(jì)。一般來(lái)說(shuō),這個(gè)值等于或略大于正常工作電壓。
BREAKDOWN VOLTAGE VBR(V) MIN & MAX @IT 反向擊穿電壓,表明在直流電流 IT 條件下,測(cè)得的
反向電壓值,表明從此點(diǎn)開(kāi)始器件進(jìn)入反
向雪崩擊穿。
TEST CURRENT IT(mA) 測(cè)試電流,用來(lái)規(guī)定器件的反向擊穿電壓值。
MAXIMUM CLAMPING VOLTAGE @IPP Vc(V) 最大鉗位電壓, 在規(guī)定的脈沖時(shí)間 tr/tp 內(nèi), 承受的最
大峰值電流 Ipp 是, 加在器件上的最大電壓值。
PEAK PULSE CURRENT IPP(A) 最大脈沖電流,在規(guī)定的時(shí)間 tr/tp 內(nèi),器件所允許通過(guò)的最大峰值脈
沖電流。
REVERSE LEAKAGE @VRWM IR(uA) 反向漏電流,即在工作電壓 VRWM 時(shí),流經(jīng) TVS 管的反向電
流。
還有就是:
Cj Junction Capacitance 接電容,主要指 TVS 和 GND 或 IO 連接時(shí),具有的電容值。
還有部分作為高速 IO 上保護(hù)的 TVS ,還會(huì)給出 insert loss @ Freq 。以便確認(rèn)是否能作為保護(hù)器件。
得知了這些參數(shù)后,就可以選擇合適的器件用以自己的電路上了,網(wǎng)上流行這樣的選型原則。
① TVS 額定反向關(guān)斷電壓 VWM 應(yīng)大于或等于被保護(hù)電路的最大工作電壓。
② 最小擊穿電壓 VBR=VWM/KBR ( 其中, KBR=0.8 ~0.9) 。
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,即 VC=KC× VBR ( 其中, KC=1.3) 。
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。
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