在设计中,使用到了 TVS 管,在之前的设计中没有特别关注 TVS 管。今天查了一些资料,算是简单的
有个了解。
TVS 管是一种保护器件。它的英文全称为 transient voltage suppressor ,意思是瞬态电压抑制器。 TVS
管是一种二极管形式的器件。其原理有点
像稳压二极管, 都是利用反向击穿稳定电压, 但 TVS 管的响应速度要快于稳压管。 当 TVS 管的受到
反向瞬态高能量冲击是, 它能以极高的速度 (亚
纳秒级)将两级间的阻抗变为低阻抗,从而具有很好的浪涌功率吸收能力,同时也能使两级之间的电压保
持在一个预定值,有效的保护电路中其他
元器件的免受浪涌脉冲的损坏。
顺便把 TVS 管和稳压管两者比较一下:
【相同点】
1.都可以限制两端电压在一定得范围内。
2.长时间耐流值差不多,跟体积功耗有关。
【不同点】
1.电压精度上 稳压管的稳压值比较精确, TVS 是在一个范围内
2.通流能力上 稳压管的耐涌浪电流很小,而 TVS 可以达到几百 A
3.原理上 稳压管是齐纳隧道效应或雪崩效应, TVS 是雪崩效应
4.应用上 稳压管用于稳压, TVS 用于瞬态高压保护
5.稳压值上 稳压管 3.3V~75V,TVS 管 6.8V ~ 550V
6.响应时间 TVS 可以达到 1ps
比较后就比较清楚了,稳压二极管和 TVS 管是不可以相互替代的。
清楚了原理我们来看 TVS 管的一些参数,我们通过 Datasheet 来看,这样比较直观。
figure1 datasheet 中的选型参数
第一栏和第二栏是和具体器件相关的,我们不管它。
REVERSE STAND-OFF VOLTAGE VRWM(V) 反向峰值电压 , 这个即 TVS 管的工作电压 ,保证在正常
工作时 ,TVS 管两端的电阻很大,这就保证了
TVS 管吸收的电流可以忽略不计。一般来说,这个值等于或略大于正常工作电压。
BREAKDOWN VOLTAGE VBR(V) MIN & MAX @IT 反向击穿电压,表明在直流电流 IT 条件下,测得的
反向电压值,表明从此点开始器件进入反
向雪崩击穿。
TEST CURRENT IT(mA) 测试电流,用来规定器件的反向击穿电压值。
MAXIMUM CLAMPING VOLTAGE @IPP Vc(V) 最大钳位电压, 在规定的脉冲时间 tr/tp 内, 承受的最
大峰值电流 Ipp 是, 加在器件上的最大电压值。
PEAK PULSE CURRENT IPP(A) 最大脉冲电流,在规定的时间 tr/tp 内,器件所允许通过的最大峰值脉
冲电流。
REVERSE LEAKAGE @VRWM IR(uA) 反向漏电流,即在工作电压 VRWM 时,流经 TVS 管的反向电
流。
还有就是:
Cj Junction Capacitance 接电容,主要指 TVS 和 GND 或 IO 连接时,具有的电容值。
还有部分作为高速 IO 上保护的 TVS ,还会给出 insert loss @ Freq 。以便确认是否能作为保护器件。
得知了这些参数后,就可以选择合适的器件用以自己的电路上了,网上流行这样的选型原则。
① TVS 额定反向关断电压 VWM 应大于或等于被保护电路的最大工作电压。
② 最小击穿电压 VBR=VWM/KBR ( 其中, KBR=0.8 ~0.9) 。
③ TVS 的最大箝位电压 VC 应小于被保护电路的损坏电压,即 VC=KC× VBR ( 其中, KC=1.3) 。
④ 在规定的脉冲持续时间内, TVS 的最大峰值脉冲功耗 PM 必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉
冲功率。在确定了最大箝位电压后,其峰值
脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。
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