TSS半导体放电管选型及应用电路

 

1. TSS工作原理

半导体放电管TSS(Thyristor Surge Suppressors)是一种采用半导体工艺制成的PNPN结四层结构器件，其伏安特性与晶闸管类似，具有典型的开关特性。一般并联在电路中应用，正常工作状态下半导体放电管处于截止状态，当电路中由于感应雷、操作过电压等出现异常过电压时，半导体放电管快速导通泄放由异常过电压导致的异常过电流，保护后端设备免遭异常过电压的损坏，异常过电压消失后，半导体放电管又恢复至截止状态。需要注意的是，半导体放电管的反向截止电压要大于被保护电路的最大工作电压，否则会影响被保护电路的正常工作和TSS的使用寿命。

 

2. TSS主要参数

 

·断态电压 VRM 与漏电流 IRM：断态电压 VRM 表示半导体过压保护器不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的漏电流 IRM。

·击穿电压 VBR：通过规定的测试电流 IR(一般为 1mA)时的电压，这是表示半导体过压保护器开始导通的标志电压。

·转折电压 VBO 与转折电流 IBO：当电压升高达到转折电压 VBO(对应的电流为转折电流 IBO)时，半导体过压保护器完全导通，呈现很小的阻抗，两端电压VT立即下降到一个很低的数值(一般为5V左右)。

·峰值脉冲电流 IPP：半导体过压保护器能承受的最大脉冲电流。

·维持电流 IH：半导体过压保护器继续保持导通状态的最小电流。一旦流过它的电流小于维持电流 IH，它就恢复到截止状态。

·静态电容 C：半导体过压保护器在静态时的电容值。

 

3. TSS特点

 

优点：

 

·击穿(导通)前相当于开路，电阻很大，漏电流小，一般为几微安甚至零点几微安;

·击穿(导通)后相当于短路，TSS管两端电压接近0V，可通过很大的电流最大几百安培，VT压降很小;

 

·具有双向对称特性。

 

·响应速度都很快，ns 级。

 

·击穿电压一致性好。

 

·封装有SMA/DO-214AC,SMB/DO-214AA,TO-92,DO-15,DO-27等，目前以SMA,SMB为主流。

缺点：

 

·通流量较小，只有几百 A。

 

·击穿电压只有若干特定值。

 

· 电容较大，有几十至几百pF。

4. TSS 选型

1)VDRM：截止电压必须大于被保护的电路的最大工作电压，小于最大极限电压。否则的话，不仅影响被保护电路的正常工作，还影响TSS的使用寿命;

2)VS：转折电压必须大于设备信号正常工作电压，小于设备最大极限电压;

3)IH：维持电流必须大于设备的工作电流;

4)C：寄生电容根据电路所允许的插入损耗或信号传输的频率选择;

5)IPP:最大瞬间峰值电流IPP必须大于通讯设备标准的规定值;

6)Pw:半导体放电管处于导通状态时，所损耗的功率应小于其额定功率;

7)由于半导体放电管是一种开关型过电压保护器件，导通后电压比较低，为此不能单独应用在较高的电源线保护中;

 

8)一般并联在电路之中。

5. TSS 运用领域

半导体放电管TSS广泛应用于通信、安防、工业等电子产品的通信线保护中。

1、RS232/RS422/RS485 接口

2、XDSL 和 ISDN、HDSL 传输设备

3、用户前端设备，如：电话机、传真机、Modem

 

4、T1/E1接口

5、仪器仪表、及其配线架、以太网、CATV设备

 

6、安防产品、远程监控、远程抄表等产品中

 

6. TSS 应用电路

 

1、CAN接口静电浪涌保护方案

 

用于CAN接口的浪涌保护，采用低残压的TSS，有效保护接口,

IEC61000-4-5 浪涌10/700μs，8KV。

 

 

 

2、 LED开路保护方案

PLED开路保护器件专用于LED灯珠串联电路,当某一个 LED 灯珠损坏或开路时并不影响其他 LED灯珠的正常工作;并同时具有防过压保护性能，使得 LED 能抵抗瞬时雷击。

具有导通电压低、反应迅速、故障排除后可自恢复等

特点，大大提高了 LED 电路工作的稳定性。

 

 

 

  应用说明

LED 灯珠正常工作时：

D1~Dn 位置的LED 灯珠正常工作时，电路工作电压为 3.3V~3.5V，PLED开路保护器件对电路没有影响。

LED 灯珠出问题时：

当电路中某一LED 灯珠处于开路状态时，PLE开路保护器件启动，充当旁路导线的作用，PLED两端电压小于 1 V。其他 LED灯珠可以继续正常工作。当开路的 LED恢复正常工作后，PLED开路保护器件自动恢复到关断状态。

3. RS422 RS485静电浪涌保护方案

采用低残压的TSS，有效保护RS422 RS485芯片，TSS反应时间为ns级，既可防浪涌，又可防静电. IEC61000-4-5 浪涌10/700μs，6KV。

 

 

4. SLIC 用户接口电路防护  LM61089B

LM61089B 是一种双正向传导缓冲门晶闸管(SCR)过压保护器。其设计用于保护单片 SLIC

(用户线路接口电路)防止雷电、交流电源触点和感应引起的电话线路过电压。这个

LM61089B 限制超过 SLIC 供电轨电压的电压。指定 LM61089B 参数以允许设备符合 Bellcore  GR-1089-CORE 第 2 版和 ITU-T 建议 K.20、K.21 和 K.45。

 

LM61089B 参数如下。