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TVS瞬態抑制二極管選型指南

發表日期:2019-04-19 來源:www.zhexiaoer.net

一、TVS二極管工作原理

TVS(Transient Voltage Suppressors)二極管,即瞬態電壓抑制器,又稱雪崩擊穿二極管,是采用半導體工藝制成的單個PN結或多個PN結集成的器件。TVS二極管有單向與雙向之分,單向TVS二極管一般應用于直流供電電路,雙向TVS二極管應用于電壓交變的電路。當應用于直流電路時,單向TVS二極管反向并聯于電路中,當電路正常工作時,TVS二極管處于截止狀態(高阻態),不影響電路正常工作。當電路出現異常過電壓并達到TVS二極管擊穿電壓時,TVS二極管迅速由高電阻狀態突變為低電阻狀態,泄放由異常過電壓導致的瞬時過電流到地,同時把異常過電壓鉗制在較低的水平,從而保護后級電路免遭異常過電壓的損壞。當異常過電壓消失后,TVS二極管阻值又恢復為高阻態。 

TVS管工作原理.JPG

東沃(DOWO)供應的TVS二極管產品從封裝形式可分為10類:
? DO-218AB:SM5S系列、SM6S系列、SM8S系列、SM8SxxCA系列、SM8T系列;
? SMA/DO-214AC:SMAJ系列、P4SMA系列、TPSMAJ系列、SMA6J系列、TPSMA系列、SACA系列;
? SMB/DO-214AA:SMBJ系列、P6SMB系列、TPSMBJ系列、SMB10J系列、SACB系列、1.0SMB系列、TPSMB系列;
? SMC/DO-214AB:1.5SMC系列、SMCJ系列、TPSMCJ系列、SMDJ系列、TPSMDJ系列、5.0SMDJ系列、TP5.0SMDJ系列、TPSMC系列;
? SOD-123:SMF系列、TPSMF系列、SMF4L系列、SMF3.3A系列、SMF3V3A;
? DO-41:P4KE系列;
? DO-15:SA系列、P6KE系列、SAC系列;
? DO-201:1.5KE系列、LCE系列;
? R-6/P600:3KP系列、5KP系列、LDP系列、15KP系列、30KP系列;
? NA:KA系列;

二、TVS二極管特性特點

? 采用半導體工藝制成,具有很高的可靠性,無損壞極限;
? 玻璃鈍化工藝,精準的導通電壓;
? 瞬態功率大,低電容、低漏電流,箝位電壓易控制;
? 快速響應時間:通常小于1.0PS;
? 優良的鉗位能力,擊穿電壓偏差??;
? 電壓精度高,在特殊應用場合,通過工藝或參數篩選可達到更高的精度;
? 體積小,易安裝;
? 單向和雙向單元;
? 在 10/1000μs波形下瞬態功率可達200W-30000W,甚至更高;
? 工作電壓范圍3.3V~600V,甚至更高;
? 封裝形式多樣化,貼片封裝:SOD-123、SMA(DO-214AC)、SMB(DO-214AA)、SMC(DO-214AB)、DO-218AB等,直插封裝:DO-41、DO-15、DO-201、R-6/P-600等;
? 無鹵化,符合RoHS;

三、TVS二極管選型指南

1)要確定被保護電路中的最大直流或連續工作電壓,電路的額定標準電壓和“高端”容限;
2)TVS管的額定瞬態功率要大于電路中可能出現的最大瞬態浪涌功率;
3)TVS管的截止電壓要大于被保護電路的最高工作電壓;
4)TVS管的最大鉗位電壓要小于后級被保護電路中的損壞電壓;
5)確定好TVS管最大箝位電壓后,其峰值脈沖電流要大于瞬態浪涌電流;
6)對于數據接口的電路保護,還需注意選取具有合適電容的TVS二極管。比如:當信號頻率或傳輸速率較高時,應選用低電容系列的TVS管;

四、TVS二極管參數詳解

? VRWM :截止電壓, TVS二極管的最高工作電壓,可連續施加而不引起TVS二極管劣化或損壞狀態下,達到的最大的直流電壓或交流峰值電壓。 在VRWM下,TVS二極管是不工作的,不導通。
? VC:鉗位電壓,施加規定波形的峰值脈沖電流IPP時,TVS二極管兩端測得的峰值電壓。
? VBR:擊穿電壓,是TVS管的最小雪崩電壓。指在V-I特性曲線上,在規定的脈沖直流電流IT或接近發生雪崩的電流條件下測得TVS兩端的電壓。
? IR:漏電流,亦稱待機電流。在規定溫度和最高工作電壓條件下,流過TVS二極管的最大電流,其值是在截止電壓下測量的。
? IPP: 峰值脈沖電流,一般在10/1000μs電流波形下的峰值。
? IT:測試電流。
? C:電容值,對于同功率等級的TVS管而言,電壓越低電容值就越大。在通信線路的防護中,尤其要注意TVS管的電容值。
? 封裝形式:從TVS管的封裝形式,可以看出其功率大小。TVS管的芯片面積直接決定其功率等級。

TVS管參數.jpg

五、TVS二極管選型注意事項

1)規格書手冊給的只是特定脈寬下的吸收功率峰值,而實際電路中的脈沖寬度是變化不定,心里要有個數,對寬脈沖要降額應用;
2)對于小電流負載電路的保護,要有意識地增加限流電阻;
3)要注意TVS二極管的穩態平均功率是否在安全范圍之中;
4)要考慮溫度變化,正常而言,瞬態抑制二極管在-55°C到150°C之間工作,電路中溫度比較高的情況下要降額應用;
5)TVS瞬態抑制二極管的引線長短,要與被保護線路相對。
6)針對數據接口或通信線路中的防護,要盡可能選取電容值比較小的TVS二極管。
7)直流保護電路大多選單向TVS管,交流保護電路大多選雙向TVS管、多路保護電路選TVS陣列器件,大功率保護電路選專用保護模塊。
8)在使用TVS管過程中,考慮到TVS的離散性,盡量減少串/并數量。

六、TVS二極管典型應用

TVS二極管由于具有極快的響應速度,低鉗位電壓,精準電壓等優點,因而應用于對保護器件要求比較高的場合領域,汽車電子、家電、工業控制、照明,通信、醫療等行業,如DC電源線,RS485接口,通信電源,I/O口等。

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TVS二極管.jpg

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