TPSMB非对称系列TVS二极管：汽车应用的理想保护方案

在汽车电子领域，随着电动汽车的快速发展，对电子元件的性能和可靠性提出了更高的要求。TVS（瞬态电压抑制）二极管作为一种重要的过电压保护元件，在保护汽车电子系统免受瞬态电压冲击方面发挥着关键作用。今天，我们就来详细了解一下Littelfuse的TPSMB非对称系列TVS二极管。

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一、产品概述

TPSMB非对称系列TVS二极管专为保护汽车SiC MOSFET栅极驱动器免受过电压事件而设计。这些器件具有非对称的反向截止电压，能够在单个组件中以不同的钳位方式保护正、负瞬态，非常适合用于电动汽车车载充电器（OBC）和牵引逆变器的驱动电路保护。

二、产品特性与优势

高可靠性与汽车级认证

该系列产品符合汽车级AEC - Q101标准，在10/1000 µs波形下具有600 W的峰值脉冲功率能力，重复率（占空比）为0.01%，能够满足汽车应用对高可靠性的要求。

出色的电气性能

• 快速响应时间：从0 V到最小击穿电压$V_{BR}$的响应时间通常小于1.0 ns，能够迅速对瞬态电压做出响应，保护电路免受损害。
• 优秀的钳位能力：能够将瞬态电压有效地钳位在安全范围内，降低对电路中其他元件的影响。
• 低增量浪涌电阻：有助于减少浪涌电流对器件的影响，提高器件的稳定性和可靠性。

其他特性

• 玻璃钝化芯片结：提高了器件的稳定性和可靠性。
• 表面贴装组件：优化了电路板空间，便于集成到各种电路设计中。
• UL认证：符合UL标准，满足阻燃等级V - 0要求，提高了产品的安全性。
• 符合RoHS标准：无铅、无卤，环保且符合相关法规要求。
• 低外形封装：适合对空间要求较高的应用场景。
• 典型故障模式为短路：在过电压或过电流情况下，以短路模式失效，便于电路保护和故障检测。

三、产品参数

最大额定值和热特性

参数	符号	值	单位
10/1000 us波形下的峰值脉冲功率耗散（$I{pp} ×V{c}$）	$P_{PPM1}$	600	W
无限散热器在$T_{j}=50^{circ}C$时的功率耗散	$P_{M}$	5.0	W
工作结温范围	$T_{j}$	-65 至 175	℃
储存温度范围	$T_{STG}$	-65 至 175	℃

电气特性

以TPSMB1505CA、TPSMB1805CA、TPSMB2005CA为例，它们在不同方向上具有不同的反向截止电压、击穿电压、钳位电压和峰值脉冲电流等参数，具体数据可参考数据表中的详细表格。

四、应用领域

1. SiC MOSFET栅极驱动器保护

在SiC MOSFET的驱动电路中，TPSMB非对称系列TVS二极管能够有效保护栅极免受瞬态过电压的影响，确保MOSFET的正常工作。

2. 车载充电器（OBC）

OBC在充电过程中会面临各种瞬态电压冲击，该系列TVS二极管可以为其提供可靠的过电压保护，提高充电系统的稳定性和安全性。

3. 牵引逆变器

牵引逆变器是电动汽车动力系统的关键部件，TPSMB非对称系列TVS二极管能够保护其驱动电路，确保逆变器的正常运行，提高电动汽车的性能和可靠性。

五、技术应用示例

以TPSMB1505CA为例，在OBC和牵引逆变器的SiC MOSFET或IGBT驱动电路中，该非对称TVS二极管可以确保在正向浪涌电流作用下，$V{gs}$被钳位到$V{CL}=24.4 V$以下；在反向浪涌电流作用下，当$I{PP}=30 A$时，$V{gs}$低于$V_{CL}=-10 V$。通过采用这种TVS二极管，可以更好地保护功率元件，并且其最大钳位电压范围不允许超过SiC MOSFET的最大限制电压（-10/+25 V），从而提高了系统的可靠性。

六、焊接参数与物理规格

焊接参数

在进行无铅回流焊接时，需要严格控制焊接温度和时间等参数，以确保焊接质量。具体参数如下：

• 预热阶段：温度范围为150 - 200 °C，时间为60 - 120秒。
• 回流阶段：峰值温度为260 + 0/-5 °C，时间在60 - 150秒之间，在实际峰值温度±5 °C范围内的时间最大为30秒。
• 升温速率和降温速率：平均升温速率（从液相线温度$T{L}$到峰值温度）和$T{S(max)}$到$T_{L}$的升温速率最大为3 °C/秒，降温速率最大为6 °C/秒。从25 °C到峰值温度的时间最大为8分钟，且温度不得超过260 °C。

物理规格

• 重量：0.003盎司（0.093克）
• 封装：JEDEC DO214AA，模压塑料外壳，玻璃钝化结，色带表示阴极（除双向器件外）
• 引脚：哑光镀锡引脚，可焊性符合JESD22 - B102标准
• 尺寸：详细的尺寸信息可参考数据表中的表格，包括长度、宽度、高度等参数的最小值和最大值。

七、产品选型与包装

产品选型

TPSMB系列提供了多种型号可供选择，如TPSMBxxXCA，用户可以根据具体的应用需求和电路参数选择合适的型号。

包装选项

该系列产品采用3000个/盘的带盘包装，规格为12 mm带/13"盘，符合EIA - 481标准，方便自动化生产和使用。

八、总结

Littelfuse的TPSMB非对称系列TVS二极管凭借其高可靠性、出色的电气性能和广泛的应用领域，为汽车电子系统的过电压保护提供了理想的解决方案。在实际设计中，电子工程师需要根据具体的应用场景和电路要求，合理选择和使用该系列产品，以确保汽车电子系统的稳定性和可靠性。同时，在使用过程中，要注意焊接参数的控制和产品的储存条件，以充分发挥产品的性能优势。

你在实际应用中是否使用过类似的TVS二极管？在选型和使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。