TVS的七大参数和选型

引言

TVS 瞬态电压抑制器。 TVS管有单向和双向之分，单向TVS一般用于直流供电电路，双向TVS应用于电压交变的电路。 单向TVS管应用于直流电路，当电路正常工作时，TVS处于截止状态（高阻态)，不影响正常工作。当电路出现瞬态电压突变并且达到TVS的击穿电压（雪崩)，TVS 会迅速由高阻态变为低阻态，泄放由异常过压导致的瞬态过电流到地，同时将异常电压箝位在较低水平，从而保护后级电路免遭异常过压的损坏。当异常过压消失后，TVS阻值又恢复为高阻态。

TVS的七大参数

如上图所示，TVS有以下七大参数：

VRWM反向关断电压/反向工作电压

TVS的最高工作电压，可连续施加不引起TVS 劣化或损坏的最高工作峰值电压或直流峰值电压。对于交流电压，用最高工作电压有效值表示，在VRWM下，TVS被认为是不工作的，即不导通的。电路设计时最高工作的电压必须小于VRWM，否则将会导致TVS工作导致电路异常。

IR 反向漏电流

反向漏电流一般是待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下流过 TVS 的最大电流。TVS的漏电流一般是在反向工作电压下测量，对于某一型号 TVS， IR 应在规定值范围内。对于 TVS两端施加的电压值为 VRWM，从电流表读出的电流就是 TVS 的漏电流 IR。对于同功率和同电压的 TVS，在 VRWM 小于等于 10 V 时， 双向 TVS 漏电流是单向 TVS 漏电流的两倍。一般的漏电流<100 nA，对于一些模拟端口，漏电流会影响 ADC 的采样值，所以 TVS 的漏电流越小越好。

VBR 击穿电压

击穿电压（breakdown voltage）， 当 ESD 防护开始工作的电压，一般是 TVS 通过 1 mA 时的电压 ，一般施加电流的时间不超过 400 ms,以免损坏器件， VBRmin 和 max 是 TVS 击穿电压的一个偏差，一般 TVS 为正负 5%的偏差。测量时 VBR 落在 min 和 max 之间视为合格品。

IPP 峰值脉冲电流

峰值电流，给定脉冲电流波形的峰值。TVS 一般选用 10/1000 us 或者 8/20 us 的电流波形。

VC 箝位电压

箝位电压，施加在规定波形的峰值脉冲电流 IPP 时， TVS 两端的峰值电压。IPP 以及 VC 是衡量TVS 在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流以及限制电压能力的参数，这两个参数是互相联系的。对于相同型号的 TVS， IPP 越大耐电流冲击能力越强，若在 IPP 相同下的 VC 越小，说明 TVS 的箝位特性越好。

Cj结电容

结电容是 TVS 中的寄生电容，在高速 IO 端口保护需要重点关注，过大的结电容可能会影响信号的质量。 根据被保护的信号速率，选择合适的结电容 ，如下给出常见接口，推荐的 ESD 结电容大小范围。

TVS 功率

TVS 功率是在考虑防浪涌时， TVS 不会被浪涌电流脉冲打坏。

TVS选型（5a测试脉冲为例）

1.确定TVS管的反向关断电压VRWM

例如：产品为24V系统，则反向关断电压一般要求大于或等于供电电压即可，但考虑到需要过电压性能测试，所以选择36V。

2.确定TVS的峰值电流

例如：5a脉冲最高峰值为202V，测试设备输出内阻为4Ω（ 这两项均与测试设备和测试标准相关 ）。则可知TVS的峰值电流Ipp应该不小于50.5A。

3.确定TVS的箝位电压

箝位电压Vcmax一般为反向关断电压VRWM的1.5~2倍 ，因此选择箝位电压Vcmax范围为54V~72V。

4.确定TVS管的峰值功率

根据箝位电压和峰值电流，可知TVS管的峰值功率Pppm范围为2.7kW~3.6kW。 应注意的是，5a脉冲不同于浪涌脉冲，其脉冲宽度大，持续时间很长。5~10ms时峰值达到最大202V，此时要求TVS管的功率应在3.6kW以上；而在100ms时电压脉冲峰值有84V，此时应要求TVS功率在1.5kW以上。选型时应关注器件的功率的功率时间曲线。

5.确认选型：

根据以上参数，选择型号为SM8S 36A 6701的TVS管来防护5a脉冲。型号SM8S 36A 6701的TVS管是单向导通的TVS管，该TVS的反向关断电压为36V，最大通流量为114A，满足要求。

再看SM8S 36A 6701的功率时间曲线如上，10ms时器件防护功率为5.3kW，高于峰值功率3.6kW的防护要求；100ms时防护功率为1.8kW。高于1.5kW防护要求，因此选型完毕。

审核编辑：汤梓红