多大的TVS才能满足电源线瞬态抗扰波形设计呢？

汽车电子中，一般会使用TVS（瞬态抑制二极管）对沿电源线瞬态电压进行钳位，以保护后级电路。那么对于目前汽车电子EMC标准要求的瞬态抗扰脉冲，我们需要 多大的TVS才能满足设计要求呢？ 本文将为大家分析TVS与瞬态抗扰脉冲的关系。

TVS

TVS有四个最重要的参数： 

1、关断电压（反向关断电压-VR） 。只要低于这个电压，TVS一定会关断，设计要求信号的电压小于该值。

 2、 动作电压（击穿电压-VBR） 。TVS开始反向工作的电压，这个电压是一个范围值，因此每个TVS的动作电压可能会有微小的差别（一般差异2V左右）。该电压略大于关断电压。 

3、 钳位电压（最大钳位电压-VC） 。指TVS工作时的最大钳位电压，如果瞬态电压小于该值，TVS钳位时电压为瞬态电压值，如果瞬态电压大于该值，则钳位电压为Vc。该值应小于后级保护电路的最大承受电压，方能有效的保护后级电路。 

4、最大峰值电流-Ipp。 该值决定了TVS能够承受的电流峰值，该值乘于最大钳位电压即为TVS的功率。

TVS的功率=Ipp*Vc。

电源线瞬态电压波形

汽车电子沿电源线的瞬态抗扰度波形要求在ISO 7637中有定义（普适性瞬态波形，各大厂有必要研究增加自己车型的异常脉冲）。1#~4#脉冲波形就不谈了，脉冲周期比较短（小于1ms），能量比较小，很难损坏TVS。主要是5#波形（一般**5b**要求），该波形的 **脉宽要求40ms~400ms，最大电压值35V，发生器内阻0.5ohm。** 波形如下图所示。

 

 

需要多大的TVS

先不考虑5b脉冲，其他4个脉冲以2a脉冲的电流稍大，当脉冲电流全部从TVS处泄放时，该电流值最大为25A，最大脉冲宽度0.05ms，假设后级电压所需求的最大钳位电压小于40V。那么我们选择25*40=1kW的TVS就完全能够抗住2a脉冲（TVS的标称功率对应的脉宽一般为1ms）。

如果我们按照TVS的峰值脉冲额定功率-时间曲线去选择，500W的TVS也足够满足2a脉冲的要求了。对于1#脉冲，峰值电流为10A，脉宽最大为2ms，500W的TVS也能够满足实际使用。

对于 5b脉冲， 当脉冲电流全部从TVS处泄放时，最大脉冲电流为70A，假设最大钳位电压要求小于40V，那么该TVS的峰值功率为：70*35=2450W（@10us/1000us）。然而5b脉宽的要求为40ms~400ms（实际的半峰值没有这么大！）。因此，如果要求TVS能够完全抗住5b的电流，需要查找选择5b的 70A脉宽时间下功率大于2450W的TVS。 选择条件如下：

1、关断电压：需要小于电路电源电压；

2、最大钳位电压：需要小于后级电路最大承受电压；

3、最大峰值电流：最好大于实际脉冲的电流；

4、功率选择：根据最大钳位电压和脉冲电流计算（需考虑脉宽和温度的影响）。

上面对于5b的计算有一点需要注意，5b的最大电压为35V，后级电路要求小于40V！因此有的后级电路能够硬抗该脉冲的电压。另外TVS的功率会随着温度的上升而下降，因此，还需要考虑降额的影响。

审核编辑：刘清