每個電子電路或者電子設備都需要進行保護,其目的不僅是為了保護設備,有的時候是為了保護人們的安全。因為設備失效或者損壞是可能會危及到使用者的人身安全。 ?
電路保護器件可保護敏感的電路器件免受因過壓、過流、浪涌、靜電放電 (ESD) 和其他可能由不規則電流引起的災難性事件而造成的損害。 ?
TVS 二極管是最常用的一種電路保護器件之一。 ?
瞬態電壓抑制二極管 (TVS 二極管) 的主要功能是抑制可能對元器件造成損壞的瞬間過電壓。當TVS管兩端經受瞬間的高能量沖擊時,TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變為低阻抗,以吸收一個瞬間大電流,把它的兩端電壓箝制在一個預定的數值上,從而保護后面的電路元件不受瞬態高壓尖峰脈沖的沖擊。
作為保護電路正常工作的保護器件,選擇最合適的 TVS 二極管需要深思熟慮。選擇理想TVS二極管的考慮因素主要以下幾點: ?
01
設備的使用環境
選擇TVS管時,首先根據需要保護設備的工作環境來選擇,比如設備的工作電壓、額定的工作溫度、環境溫度、工作電流等外部條件。 ?
02
TVS的擊穿電壓VBR
從上圖可以看出,擊穿電壓是電流開始隨電壓增加急劇變大的電壓點。在外部電壓高于擊穿電壓的時候,電流迅速增加,TVS管導通。
一般來說,任何電路保護器件都會有一個固定的擊穿電壓水平。這是電路中電壓的控制級別。 在確定合適的擊穿電壓時,必須確保最大擊穿電壓高于最大額定隔離水平。另一方面,應注意確保最大擊穿電壓不超過輸出電容器的絕對最大額定值。 ?
03
鉗位電壓Vc
鉗位電壓是從擊穿電壓開始到器件能承受的最大電壓之間的電壓。指在特定的Ipp電流時,浪涌經過TVS鉗位住的電壓。 最大的鉗位電壓Vc要小于電路中最大的工作電壓。這里比較容易理解:TVS管導通后將高電壓固定鉗位到一定的電壓水平,若此時的鉗位電壓仍然大于電路的最大工作電壓,仍然是會將電路損壞的。 ?
04
最大工作電壓V(RWM)
通常也稱為額定或最大工作峰值電壓,也叫關斷電壓,這是為設備指定的正常工作電壓。當電壓上升到這一點時,該裝置將開始作為阻抗,以便保護電路免受可能導致損壞的高電流的影響。
在正常情況下,它通常比最大擊穿電壓低10%,因此有助于將備用泄漏電流的發生率降至最低。 關斷電壓需要大于等于電路正常工作電壓,但是不能大太多,和Vbr也有關系,大太多,可能導致TVS不起作用。
需要做到電路正常工作時,TVS不觸發,在浪涌來時TVS才工作。
05
峰值脈沖電流Ipp
這是保證TVS在不受損的情況下能夠承受的最大電流。選擇合適的瞬態抑制器時,指定給定瞬態波形的峰值脈沖能力至關重要。在大多數二極管中,峰值脈沖能力的額定值為8/20μs或10/1000μs脈沖波形。
若選擇的峰值脈沖電流不合適,可能會導致TVS自身抗不出外界的瞬間能量,導致TVS管自身短路。
06
瞬間通過的最大功率值Ppk
這個它是通過峰值沖擊電流乘以箝位電壓來計算的。
指的是TVS器件上瞬間通過的最大功率值,等于鉗位電壓Vc和峰值脈沖電流Ipp的乘積,反映了TVS器件的浪涌抑制能力,額定的最大脈沖功率,必須大于電路中出現的最大瞬態浪涌功率。
07
使用的注意事項
在使用TVS管時,除了正確的選型,還應該注意下面的一些使用時的注意事項:
TVS和被保護電路是并聯關系;
TVS需要靠近保護接口;
TVS需要良好接地,TVS的地PAD多打地孔;
根據電路的傳輸速率選擇合適的極間電容;
交流電路選擇雙向TVS,直流電路選擇單向TVS,多路保護選擇TVS陣列。(單向的低容值比雙向的難做一些)
審核編輯:劉清