TVS管-TVS二极管-浪涌防护器件知识

电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷电干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护器件的出现使瞬态干扰得到了有效抑制。

TVS管也称瞬变电压抑制二极管，也叫箝位型二极管，是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，是目前普遍使用的一种高效能限压保护器件，其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（最高达1*１0-12秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

TVS管的特性：

在规定的反向应用条件下，TVS管对受保护的线路呈高阻抗状态。当瞬间电压超过其击穿电压时，TVS管就会提供一个低阻抗的路径，并通过大电流方式使流向被保护元器件的瞬间电流分流到TVS管，同时将受保护元器件两端的电压限制在TVS管的箝位电压。当过压条件消失后，TVS管又恢复到高阻抗状态。

TVS管的关键参数：

1、最小击穿电压VBR：器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流IBR（一般情况IBR＝1mA）下，测得器件两端的电压称为最小击穿电压。

2、反向断态电压VRWM：TVS管最大连续工作的直流或脉冲电压，该电压施加于TVS管的两极间时，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IR。

3、脉冲峰值电流IPP：反向工作时，在规定的脉冲波形（如：10/1000μs双指数波形）条件下，器件允许通过的最大浪涌电流。

4、最大箝位电压VC：当脉冲峰值电流IPP流过TVS管时，其两端出现的最大电压值称为箝位电压VC。VC和IPP反映了TVS管的浪涌抑制能力。通常把VC与VBR之比称为箝位因子（系数），其值一般在1.2～1.4之间。

5、脉冲峰值功率PPP：脉冲峰值功率PPP是指脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积，即PPP＝IPP×VC。 它是TVS管能承受的最大峰值功率。在给定的最大箝位电压下，脉冲峰值功率PPP越大，其浪涌电流的承受能力越大。

6、结电容CJ：TVS管结电容CJ是由其硅片的雪崩结截面和偏置电压来决定的，是在特定频率（1MHz）下测得。 CJ的大小与TVS管的电流承受能力成正比，CJ太大，将使信号衰减。因此，电容CJ是数据界面电路选用TVS管的重要参数。在高频信号线路的保护中，应主要选用低结电容的TVS管，一般低结电容的TVS管其结电容可以做到零点几到几p F的数量级了。

TVS的分类：

TVS管按功率分类，可分为200W、400W、500W、600W、1000W、1500W、3000W、5000W、8000W、15000W、20000W、30000W、3600W、6600W等。也可按极性分类。按极性分为单极性及双极性两种。单极性尾标中用A表示，双极性尾标中以C表示。如SA5.0A表示单向的，SA5.0CA表示双向的。

TVS的应用：

TVS主要用于对电路元件进行快速过电压保护。它能"吸收"功率高达数千瓦的浪涌信号。TVS具有体积小、功率大、回应快、无噪声、价格低等诸多优点,它的应用十分广泛，如:家用电器；电子仪器；仪表；精密设备；计算机系统；通讯设备;RS232、485及CAN等通讯端口；ISDN的保护；I/O端口；IC电路保护；音、视频输入；交、直流电源；电机、继电器噪声的抑制等各个领域。它可以有效地对雷电、负载开关等人为操作错误引起的过电压冲击起保护作用。

下图是TVS管在电路应用中的典型例子。

注解：

1、TVS1对整个电路（包括变压器）进行保护。

2、TVS2对其后的电路（除变压器外的整个电路）提供高度的保护。由于变压器 的物理性质有如一个大的串联电阻，当受到浪涌冲击时，断路的机会很少。

3、TVS3对负载提供全面的保护。在此采用的是成本较低的单极TVS二极管。若 电路中只采用TVS3，电桥因没有TVS的保护，电桥应采用较高电压及电流比 值的器件，以防止损坏。

TVS的选用方法:

1、确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电，应计算出最大值，即用有效值*1.414。

2、TVS的反向变位电压即工作电压（VRWM）--选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定的操作电压。这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计,如果步骤1所规定的电压高于TVS的VRWM,TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态，从而影响电路的工作。

3、最大峰值脉冲功率：确定电路的干扰脉冲情况,根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间,确定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率。

4、所选TVS的最大箝位电压（VC）应低于被保护电路所允许的最大承受电压。

5、单极性还是双极性-常常会出现这样的误解即双向TVS用来抑制反向浪涌脉冲，其实并非如此。双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。TVS有时也用于减少电容。如果电路只有正向电平信号，那麽单向TVS就足够了。TVS操作方式如下：正向浪涌时,TVS处于反向雪崩击穿状态；反向浪涌时，TVS类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量。在低电容电路里情况就不是这样了。应选用双向TVS以保护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。

6、如果知道比较准确的浪涌电流IPP，那么可以利用VC来确定其功率，如果无法确定功率的大概范围，一般来说，选择功率大一些比较好。

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