TVS二极管工作原理
TVS(TransientVoltageSuppressors)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二极管选用方法
1、首先确定被保护电路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的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压,若选用的VWM太低,器件有可能进入雪崩状态或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。
3、TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。
4、TVS的最大峰值脉冲功率PW必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。
5、在确定了TVS的最大箝位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。
6、对于数据接口电路的保护,必须注意选取尽可能小的电容值C的TVS器件。
7、带A的TVS二极管比不带A的TVS二极管的离散性要好,在TVS二极管A前面加C的型号表示双向TVS二极管。
8、直流保护一般选用单向TVS二极管,交流保护一般选用双向TVS二极管,多路保护选用TVS阵列器件,大功率保护选用TVS专用保护模块。特殊情况,如:RS-485和RS-232保护可选用双向TVS二极管或TVS阵列。
9、TVS二极管可以在-55℃到+150℃之间工作,如果需要TVS在一个变化的温度下工作,由于其反向漏电流ID是随温度的增加而增大;功耗随TVS结温度增加而下降,故在选用TVS时应考虑温度变化对其特性的影响。
10、TVS二极管可以串/并应用,串行连接分电压,并行连接分电流。但考虑到TVS的离散性,使用时应尽可能的减少串/并数量。
11、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。
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。
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-6/P-600等;
•无卤化,符合RoHS;
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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