TVS的原理及选型

目录

案例描述

TVS管的功能与作用:

TVS选型注意事项:

高速TVS管选型


最近项目中遇到TVS管选型错误的问题。在此对TVS的功能及选型做一个分享。

案例描述

项目中保护指标应为4-14V,而选型的TVS管位SMJ40CA,其保护电压为40V未起到保护作用。(其实不能靠TVS防止过压,真正的还是设计过压保护电路)

TVS管的功能与作用:

与稳压二极管又有什么区别。稳压二极管是一种利用PN结处于反向击穿电压基本保持不变,但是电流可以在一定范围值内变化,稳压二极管在反向击穿电压前具有高阻态,超过这个临界点就处于低阻态。稳压二极管广泛应用于各类稳压电路、电压基准元器件等场合,它可以串联使用,这样可以获得更高的稳压值。

TVS管是一种瞬态抑制二极管,是一种具有浪涌吸收能力的半导体器件,它的响应时间极快,达到亚纳秒级,因此一旦电路收到瞬间高能量冲击时候它能够把这股能量抑制下来,通过吸收来自电路的瞬间大电流、高电压钳位,最终的结果的是保护后面的设备或者电路。

TVS二极管有单向和双向之分,单向多用于直流电路,双向多用于交流电路,在电路当中与被保护线路并联,一旦瞬时电压超过电路正常工作电压后,TVS二极管便发生雪崩效应,提供给瞬时电流一个超低电阻通路,从而使得被保护器件或设备避免受到损毁。因此这种TVS二极管非常适用于对ESD敏感的电路以及过压电路。单向TVS管接入电路时候极性要与电源输入极性相反,这样电路才能起作用。

从介绍来看,并不是作为过压保护器件,更多的是浪涌或者静电。

对于TVS二极管,它讲究的是瞬时脉冲功率,这个功率值很高,能达到上千瓦,只是这个时间值维持很小

TVS选型注意事项:

TVS管的主要参数如下

TVS是用来防护浪涌电流的,如果知道要防护的最大电流Ipp最好。 首先确定TVS的Ipp。

  • 最大脉冲峰值电流Ipp TVS可以承受的最大脉冲峰值电流。图中的SMDJ40A最大Ipp为46.5A。(注意是峰值)

确定待防护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电,应计算出最大值,即用有效值*1.414

本案例中,最大14V,选型Vr为14V,要求Vrwm要大于工作电压,否则工作电压大于Vrwm会导致TVS反向漏电流增大,接近导通,或者雪崩击穿,影响正常电路工作。

所选TVS的最大箝位电压Vc不能大于被防护电路可以承受的最大电压。否则,当TVS钳在Vc时会对电路造成损坏

  • 最大钳位电压Vc(残压),Clamping Voltage - Peak voltage measured across the suppressor at a specified Ippm (peak impulse current)

VBR---是TVS最小的雪崩电压。25℃时,在这个电压之前,保护TVS是不导通的。当TVS 流过规定的1mA电流IR时,加于TVS两极间的电压为其最小击穿电压VBR。

高速TVS管选型

给推荐两款高速TVS管:

  • TI的TPD4E02B04,结电容为0.27pF;
  • WILLSEMI的ESD73034D,结电容为0.2pF。
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