在设计中,使用到了TVS管,在之前的设计中没有特别关注TVS管。今天查了一些资料,算是简单的有个了解。
TVS管是一种保护器件。它的英文全称为 transient voltage suppressor,意思是瞬态电压抑制器。TVS管是一种二极管形式的器件。其原理有点像稳压二极管,都是利用反向击穿稳定电压,但TVS管的响应速度要快于稳压管。当TVS管的受到反向瞬态高能量冲击是,它能以极高的速度(亚纳秒级)将两级间的阻抗变为低阻抗,从而具有很好的浪涌功率吸收能力,同时也能使两级之间的电压保持在一个预定值,有效的保护电路中其他元器件的免受浪涌脉冲的损坏。
顺便把TVS管和稳压管两者比较一下:
【相同点】
1.都可以限制两端电压在一定得范围内。
2.长时间耐流值差不多,跟体积功耗有关。
【不同点】
1.电压精度上 稳压管的稳压值比较精确,TVS是在一个范围内
2.通流能力上 稳压管的耐涌浪电流很小,而TVS可以达到几百A
3.原理上 稳压管是齐纳隧道效应或雪崩效应,TVS是雪崩效应
4.应用上 稳压管用于稳压,TVS用于瞬态高压保护
5.稳压值上 稳压管3.3V~75V,TVS管6.8V~550V
6.响应时间 TVS可以达到1ps
比较后就比较清楚了,稳压二极管和TVS管是不可以相互替代的。
清楚了原理我们来看TVS管的一些参数,我们通过Datasheet来看,这样比较直观。
figure1 datasheet中的选型参数
第一栏和第二栏是和具体器件相关的,我们不管它。
REVERSE STAND-OFF VOLTAGE VRWM(V) 反向峰值电压,这个即TVS管的工作电压,保证在正常工作时,TVS管两端的电阻很大,这就保证了TVS管吸收的电流可以忽略不计。一般来说,这个值等于或略大于正常工作电压。
BREAKDOWN VOLTAGE VBR(V) MIN & MAX @IT 反向击穿电压,表明在直流电流IT条件下,测得的反向电压值,表明从此点开始器件进入反向雪崩击穿。
TEST CURRENT IT(mA) 测试电流,用来规定器件的反向击穿电压值。
MAXIMUM CLAMPING VOLTAGE @IPP Vc(V)最大钳位电压,在规定的脉冲时间tr/tp内,承受的最大峰值电流Ipp是,加在器件上的最大电压值。
PEAK PULSE CURRENT IPP(A) 最大脉冲电流,在规定的时间tr/tp内,器件所允许通过的最大峰值脉冲电流。
REVERSE LEAKAGE @VRWM IR(uA) 反向漏电流,即在工作电压VRWM时,流经TVS管的反向电流。
还有就是:
Cj Junction Capacitance 接电容,主要指TVS和GND或IO连接时,具有的电容值。
还有部分作为高速IO上保护的TVS,还会给出insert loss @ Freq。以便确认是否能作为保护器件。
得知了这些参数后,就可以选择合适的器件用以自己的电路上了,网上流行这样的选型原则。
① TVS额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。
② 最小击穿电压VBR=VWM/KBR (其中,KBR=0.8~0.9)。
③ TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压,即VC=KC×VBR (其中,KC=1.3)。
④ 在规定的脉冲持续时间内,TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。
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