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TVS管-TVS二极管-浪涌防护器件知识

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2020-09-22 浏览:-

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。

TVS管

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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