TVS瞬态抑制二极管：电路保护的“电子保镖”

时源 专业EMC解决方案提供商  为EMC创造可能

一、TVS是什么？

TVS（Transient Voltage Suppressor）是一种半导体保护器件，专为抑制瞬态电压（如雷击、静电放电、感性负载开关噪声）设计。其响应速度可达皮秒级（1ps=10⁻¹²秒），能快速钳位过压，保护后端精密电路。
核心功能：
✅ 电压钳位：将瞬态高压限制在安全范围
✅ 能量吸收：耗散瞬时高功率（可达数千瓦）
✅ 双向保护：部分型号支持正负极性防护

二、TVS工作原理

常态：

   工作电压低于击穿电压（VBR）时，TVS呈高阻抗（漏电流<1μA），不影响电路。

瞬态触发：

   当电压超过VBR，TVS雪崩击穿，阻抗骤降，形成低阻通路，将电流导向地。

恢复：

   瞬态结束后，TVS自动恢复高阻态，无需人工干预。

动作过程：

                  Vin≤VBR→截止 ; Vin>VBR→导通钳位

三、关键参数解读

参数	定义	选型意义	典型值示例
VBR	击穿电压（@1mA测试电流）	必须高于电路正常工作电压	5.6V、12V、36V
VC	钳位电压（@峰值脉冲电流IPP）	决定被保护器件的耐受极限	9.2V（VBR=5.6V时）
IPP	峰值脉冲电流	反映TVS的能量吸收能力	100A（8/20μs波形）
PPPM	峰值脉冲功率	需大于瞬态能量（PPPM ≥ Vc × IPP）	600W、1500W
响应时间	从触发到钳位的延迟	越短保护效果越好	<1ps
电容	结电容（影响高速信号完整性）	高频电路需选低电容型号	0.5pF（SOT-23封装）

四、TVS选型五步法

确定工作电压：

选VBR ≥ 1.2×Vnormal（如5V系统选VBR=6.8V）

计算钳位需求：

确保VC < 被保护器件极限电压（如MCU耐压40V，选VC≤35V）

评估瞬态能量：

根据IEC 61000-4-5标准，8/20μs波形下选PPPM ≥ 实际浪涌能量

匹配信号速率：

高速接口（USB3.0、HDMI）选低电容TVS（<1pF）

封装与散热：

大功率场景用SMA/SMB封装，小尺寸选SOD-323

五、典型应用场景

电源端口保护

场景：12V车载电源防抛负载（ISO 7637-2 Pulse 5a）

型号：2TS36CA（VBR=40.1V, VC=58.1V, IPP=38.7A）

接法：并联在电源正极与地之间

数据线ESD防护

场景：USB2.0接口静电防护（IEC 61000-4-2 Level 4）

型号：2TS5.0CA（VBR=6V, 电容0.5pF）

接法：差分线间各接TVS到地

通信端口防雷击

场景：RS485总线防感应雷（10/700μs波形）

方案：TVS（2TS36CA） + GDT（气体放电管）级联防护

六、TVS vs 其他保护器件

器件	响应速度	钳位精度	耐流能力	适用场景
TVS	皮秒级	高（VC精确）	中（<100A）	ESD、EFT、短时浪涌
MOV	纳秒级	低（分散性大）	高（>1kA）	雷击、长持续时间浪涌
GDT	微秒级	无钳位	极高（>10kA）	初级防雷，需配合TVS

最佳实践：TVS+MOV/GDT多级防护（如：GDT泄放大电流 → MOV处理中能量 → TVS精细钳位）

审核编辑 黄宇