TVS管在电机整改上的妙用

 

一前言

TVS管（瞬态电压抑制二极管）是一种用于抑制电路中瞬态过电压的保护元件，具有双向稳压特性，广泛应用于电子设备中以保护精密元器件免受电压尖峰或浪涌的破坏。

TVS管在正常工作时处于高阻态（截止状态），当电路出现瞬态过电压时，其内部PN结迅速变为低阻态，通过吸收大电流将电压箝位在安全范围内，从而保护后级电路元件。TVS管常用来防止电源开关浪涌等异常电压对电源模块及后端电路造成破坏，但TVS管作用不止于此，作为过压防护器在整改电机EMI超标也能做出贡献。

二有刷电机常见问题

直流有刷电机常有EMI的问题，由于电机在转动的过程中，碳刷和换向器之间在不断的拉电弧，电弧产生高频噪声。高频噪声通过电机引线及外壳缝隙往外辐射。电机金属外壳能对内部辐射噪声进行反射和吸收，屏蔽噪声往外辐射。即便如此还是会有很多辐射噪声通过电机引线往外辐射。

因此我们对电机的辐射整改更多的是针对电机引线进行处理。以往我们通常会使用BDL滤波器，抑制电机碳刷和换向器拉弧产生的高频噪声，但对于一些不同品质以及应用场景，我们引入了TVS管和BDL滤波器一同解决电机辐射超标的问题。

三TVS产品主要参数

【击穿电压V(BR)】：

器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流I(BR)下，测得器件两端的电压称为击穿电压，在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。

【最大反向脉冲峰值电流IPP】：

在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的最大脉冲峰值电流。

【最大反向工作电压VRWM】：

器件反向工作时，在规定的IR下，器件两端的电压值称为最大反向工作电压VRWM。

【最大箝位电压VC（max）】：

在脉冲峰值电流Ipp 作用下器件两端的最大电压值称为最大箝位电压。

TVS伏安特性曲线图

四实际使用案例

以下是一款12V的直流车载电机，要求通过GB/T18655-2018四等级的标准。电机在200MHz~1GHz超标比较严重，使用了BDL滤波器、TVS管、电容、磁珠整改。

下图是电机实际整改使用的PCB板，图上使用的是我司0.2KP14CA的TVS管。

当路中出现瞬态过压时，TVS管能在纳秒级时间内将电压钳位至安全值，避免高压尖峰形成高频噪声。通过以上的整改措施可以看出（下图）超标噪声明显降低很多。

五总结

综上，TVS管通过消除瞬态噪声源头、衰减高频能量传播，显著降低电路的高频辐射发射强度，尤其对因电压瞬变引发的辐射超标问题效果显著。本文介绍TVS管使用在电机上的作用，给各位工程师在解决电机问题多提供了一个手段，希望可以帮助大家解决一些实际问题。