瞬态抑制二极管有哪些作用_工作原理_特性参数_应用电路

1、瞬态抑制二极管的作用

TVS管是一种高效能的保护器件，当两端受到瞬间的高能量冲击时，TVS管能瞬间的将自身的高阻特性转化为低阻特性，吸收大电流从而将TVS管两端的电压钳制在一个确定的值上（TVS管的耐压值），从而使后边电路免受瞬态高能量的冲击，保护电路安全。如下图所示。

讲的通俗一点，如果电路能承受的电压冲击不高于DC24V，那么在电源处焊接一个26V的TVS管，当供电电压不超过26V时，TVS管处于高阻态；而当电源处瞬间来了个高于26V的脉冲后，TVS管能快速的将电路电压钳制在24V，从而保证了电路板的安全。

总的来说瞬态抑制二极管的作用有：

（1）将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

（2）静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。

（3）将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。

2、什么是瞬态抑制二极管

瞬态电压抑制器（TransientVoltageSuppressor）简称TVS管，TVS管的电气特性是由P-N结面积、掺杂浓度及晶片阻质决定的。其耐突波电流的能力与其P-N结面积成正比。TVS广泛应用于半导体及敏感器件的保护，通常用于二级电源和信号电路的保护，以及防静电等。其特点为反应速度快（为ps级），体积小，脉冲功率较大，箝位电压低等。其10/1000μs波脉冲功率从400W～30KW，脉冲峰值电流从0.52A～544A；击穿电压有从6.8V～550V的系列值，便于各种不同电压的电路使用。

3、瞬态抑制二极管工作原理

器件并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护IC或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

3、瞬态抑制二极管特性曲线

1）主要特性参数

①反向断态电压（截止电压）VRWM与反向漏电流IR：反向断态电压（截止电压）VRWM表示TVS管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。

②击穿电压VBR：TVS管通过规定的测试电流IT时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压（P4SMA、P6SMB、1.5SMC、P4KE、P6KE、1.5KE系列型号中的数字就是击穿电压的标称值，其它系列的数字是反向断态电压值）。TVS管的击穿电压有±5%的误差范围（不带“A”的为±10%）。

③脉冲峰值电流IPP：TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流（8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。

④最大箝位电压VC：TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。

⑤脉冲峰值功率Pm：脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积，即Pm=IPP*VC。

4、TVS应用

①脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC的选择：当TVS管单独使用时，要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择IPP合适的型号。当TVS管作为第二级保护时，一般用500W～600W的就可以了。要注意的是，此时的最大箝位电压VC应不大于被保护设备所能耐受的最大浪涌电压（安全电压）。

②用于信号传输电路保护时，一定要注意所传输信号的频率或传输速率。信号频率（传输速率）≥10MHz（Mb/s）时，Cj应≤60pF；信号频率（传输速率）≥100MHz（Mb/s）时，Cj应≤20pF。当信号频率或传输速率较高时，应选用低电容系列的管子。当低电容系列仍满足不了要求时，就应把TVS管接到快速恢复二极管组成的桥路中，以降低总的等效电容，提高传输信号频率。如下图所示的电路，最高传输频率可达20MHz以上。

图   TVS典型保护电路

TVS1对整个电路（包括变压器）进行保护。

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。

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。