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  • TVS瞬态抑制二极管参数知识指南
    • 发布时间:2021-08-26 17:25:34
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    TVS瞬态抑制二极管参数知识指南
    一、TVS 二极管工作原理 TVS(Transient Voltage Suppressors)二极管,即瞬态电压抑制器,又称雪 崩击穿二极管,是采用半导体工艺制成的单个 PN 结或多个 PN 结集成的器件。 TVS 二极管有单向与双向之分,单向 TVS 二极管一般应用于直流供电电路,双 向 TVS 二极管应用于电压交变的电路。当应用于直流电路时,单向 TVS 二极管 反向并联于电路中,当电路正常工作时,TVS 二极管处于截止状态(高阻态), 不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到 TVS 二极管击穿电压时, TVS 二极管迅速由高电阻状态突变为低电阻状态,泄放由异常过电压导致的瞬时 过电流到地,同时把异常过电压钳制在较低的水平,从而保护后级电路免遭异常 过电压的损坏。当异常过电压消失后,TVS 二极管阻值又恢复为高阻态。
    TVS瞬态抑制二极管
    TVS 二极管产品从封装形式可分为 10 类:
    • DO-218AB:SM5S、SM6S、SM8S、SM8SxxCA;
    • SMA/DO-214AC:SMAJ、P4SMA、TPSMAJ、SMA6J、TPSMA、SACA;
    • SMB/DO-214AA:SMBJ、P6SMB、TPSMBJ、SMB10J、SACB、1.0SMB、 TPSMB;
    • SMC/DO-214AB:1.5SMC、SMCJ、TPSMCJ、SMDJ、TPSMDJ、5.0SMDJ、 TP5.0SMDJ、TPSMC;
    • SOD-123:SMF、TPSMF、SMF4L、SMF3.3A、SMF3V3A;
    • DO-41:P4KE;
    • DO-15:SA、P6KE、SAC;
    • DO-201:1.5KE、LCE;
    • R-6/P600:3KP、5KP、LDP、15KP、30KP;
    • NA:KA
    二、TVS 二极管特性特点
    • 采用半导体工艺制成,具有很高的可靠性,无损坏极限;
    • 玻璃钝化工艺,精准的导通电压;
    • 瞬态功率大,低电容、低漏电流,箝位电压易控制;
    • 快速响应时间:通常小于 1.0PS;
    • 优良的钳位能力,击穿电压偏差小;
    • 电压精度高,在特殊应用场合,通过工艺或参数筛选可达到更高的精度;
    • 体积小,易安装;
    • 单向和双向单元;
    • 在 10/1000μs 波形下瞬态功率可达 200W-30000W,甚至更高;
    • 工作电压范围 3.3V~600V,甚至更高;
    • 封装形式多样化,贴片封装:SOD-123、SMA /DO-214AC、 SMB/DO-214AA、SMC/DO-214AB、DO-218AB 等,直插封装:DO-41、 DO-15、DO-201、R/P-600 等;
    • 无卤化,符合 RoHS;
    三、TVS 二极管选型指南
    1)要确定被保护电路中的最大直流或连续工作电压,电路的额定标准电压和“高 端”容限;
    2)TVS 管的额定瞬态功率要大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率;
    3)TVS 管的截止电压要大于被保护电路的最高工作电压;
    4)TVS 管的最大钳位电压要小于后级被保护电路中的损坏电压; 5)确定好 TVS 管最大箝位电压后,其峰值脉冲电流要大于瞬态浪涌电流;
    6)对于数据接口的电路保护,还需注意选取具有合适电容的 TVS 二极管。比如: 当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的 TVS 管;
    四、TVS 二极管参数详解
    TVS瞬态抑制二极管
    • VRWM :截止电压, TVS 二极管的最高工作电压,可连续施加而不引起 TVS 二极管劣化或损坏状态下,达到的最大的直流电压或交流峰值电压。 在 VRWM 下,TVS 二极管是不工作的,不导通。
    • VC:钳位电压,施加规定波形的峰值脉冲电流 IPP时,TVS 二极管两端测得的 峰值电压。
    • VBR:击穿电压,是 TVS 管的最小雪崩电压。指在 V-I 特性曲线上,在规定的 脉冲直流电流 IT 或接近发生雪崩的电流条件下测得 TVS 两端的电压。
    • IR:漏电流,亦称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下,流过 TVS 二 极管的最大电流,其值是在截止电压下测量的。
    • IPP: 峰值脉冲电流,一般在 10/1000μs 电流波形下的峰值。
    • IT:测试电流。
    • C:电容值,对于同功率等级的 TVS 管而言,电压越低电容值就越大。在通信 线路的防护中,尤其要注意 TVS 管的电容值。
    • 封装形式:从 TVS 管的封装形式,可以看出其功率大小。TVS 管的芯片面积 直接决定其功率等级。
    五、TVS 二极管选型注意事项
    1)规格书手册给的只是特定脉宽下的吸收功率峰值,而实际电路中的脉冲宽度 是变化不定,心里要有个数,对宽脉冲要降额应用; 2)对于小电流负载电路的保护,要有意识地增加限流电阻;
    3)要注意 TVS 二极管的稳态平均功率是否在安全范围之中;
    4)要考虑温度变化,正常而言,瞬态抑制二极管在-55°C 到 150°C 之间工作, 电路中温度比较高的情况下要降额应用;
    5)TVS 瞬态抑制二极管的引线长短,要与被保护线路相对。
    6)针对数据接口或通信线路中的防护,要尽可能选取电容值比较小的 TVS 二极 管。
    7)直流保护电路大多选单向 TVS 管,交流保护电路大多选双向 TVS 管、多路 保护电路选 TVS 阵列器件,大功率保护电路选专用保护模块。
    8)在使用 TVS 管过程中,考虑到 TVS 的离散性,尽量减少串/并数量。
    六、TVS 二极管典型应用 TVS 二极管由于具有极快的响应速度,低钳位电压,精准电压等优点,因而应用 于对保护器件要求比较高的场合领域,汽车电子、家电、工业控制、照明,通信、 医疗等行业,如 DC 电源线,RS485 接口,通信电源,I/O 口等。
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