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TVS即瞬態(tài)電壓抑制器，又稱雪崩擊穿二極管,大部分電子工程師基本都知道是用來端口防護的，防止端口瞬間的電壓沖擊造成后級電路的損壞。由于其在電路中的極其重要的地位，但是，針對TVS的選型過程，很多廠家都是直接給推薦電路，直接告訴設(shè)計者答案選擇哪個器件，卻很少對選型過程提供理論計算，大部分的電子工程師針對TVS選型的時候，老人憑經(jīng)驗，新人憑參考，一旦更換廠家或者更換測試條件，就無從下手了。

 

 

工作原理

 

TVS 它是采用半導(dǎo)體工藝制成的單個 PN 結(jié)或多個 PN 結(jié)集成的器件。TVS 有單向與雙向之分，單向 TVS 一般應(yīng)用于直流供電電路，雙向 TVS 應(yīng)用于電壓交變的電路。如圖 1 所示，應(yīng)用于直流電路時單向 TVS 反向并聯(lián)于電路中，當(dāng)電路正常工作時，TVS 處于截止?fàn)顟B(tài)（高阻態(tài)），不影響電路正常工作。當(dāng)電路出現(xiàn)異常過電壓并達到TVS（雪崩）擊穿電壓時，TVS 迅速由高電阻狀態(tài)突變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)，泄放由異常過電壓導(dǎo)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(dāng)異常過電壓消失后，TVS 阻值又恢復(fù)為高阻態(tài)。

 

 

圖1 ：TVS工作原理

 

 關(guān)鍵參數(shù)

 

工欲善其事，必先利其器，要用好TVS，必須先了解其關(guān)鍵的參數(shù)。

 

(1) Vrwm截止電壓：

 

TVS 的最高工作電壓，可連續(xù)施加而不引起 TVS 劣化或損壞的最高工作峰值電壓或直流峰值電壓。對于交流電壓，用最高工作電壓有效值表示，在 V RWM 下，TVS 認為是不工作的，即是不導(dǎo)通的。換一句話，電路的最高工作電壓必須小于Vrwm，否則將會導(dǎo)致TVS動作導(dǎo)致電路異常。

 

(2) I R 漏電流：

 

漏電流，也稱待機電流。在規(guī)定溫度和最高工作電壓條件下，流過 TVS 的最大電流。TVS 的漏電流一般是在截止電壓下測量，對于某一型號 TVS, I R 應(yīng)在規(guī)定值范圍內(nèi)。對 TVS 兩端施加電壓值為 V RWM ，從電流表中讀出的電流值即為 TVS的漏電流 I R 。對于同功率和同電壓的 TVS，在 V RWM ≤10V 時，雙向 TVS 漏電流是單向 TVS 漏電流的 2 倍。對于一些模擬端口，漏電流會影響AD的采樣值，所以TVS的漏電流越小越好。

 

(3) VBR 擊穿電壓

 

擊穿電壓，指在 V-I 特性曲線上，在規(guī)定的脈沖直流電流 I T 或接近發(fā)生雪崩的電流條件下測得 TVS 兩端的電壓。測試的電流It一般選取10mA左右，施加的電流的時間不應(yīng)超過400ms，以免損壞器件，VBR MIN 和 VBR MAX 是 TVS 擊穿電壓的一個偏差，一般 TVS 為±5%的偏差。測量時，V BR 落在 V BR MIN .和 V BR MAX .之間視為合格品。

 

(4) I PP 峰值脈沖電流 ，V C 鉗位電壓

 

峰值脈沖電流，給定脈沖電流波形的峰值。TVS 一般選用 10/1000μs 電流波形。鉗位電壓，施加規(guī)定波形的峰值脈沖電流 I PP 時，TVS 兩端測得的峰值電壓。I PP 及 V C 是衡量 TVS 在電路保護中抵抗浪涌脈沖電流及限制電壓能力的參數(shù)，這兩個參數(shù)是相互聯(lián)系的。對于 TVS 在防雷保護電路中的鉗位特性，可以參考 V C 這個參數(shù)。對于相同型號 TVS，在相同 I PP 下的V C 越小，說明 TVS 的鉗位特性越好。TVS 的耐脈沖電流沖擊能力可以參考 I PP ，同型號的 TVS，I PP 越大，耐脈沖電流沖擊能力越強。

 

(5)結(jié)電容CI，漏電流Ir

 

結(jié)電容是TVS中的寄生電容，在高速IO端口保護需要重點關(guān)注，過大的結(jié)電容可能會影響信號的質(zhì)量。漏電流主要帶來了功率的損耗，或者是在模擬信號中，會影響AD信號的采樣值。

 

 

       圖2 ：廠家一般都是提供10/1000μs的測試波形

 

 

                                                                               圖3 ：TVS的關(guān)鍵參數(shù)

 

選型過程

 

了解了TVS的基本參數(shù)，我們就開始進入最重要的TVS選型的過程了。選擇TVS之前，我們首先要明白選擇的終極目標：

 

1.電壓合適能保護后級電路；

 

2.引入的TVS的結(jié)電容不能影響電路；

 

3.TVS功率余量充足，滿足測試標準，且不能比保險管先掛。

 

選型的過程可以按照以下的步驟進行：

 

    1.選擇TVS最高工作電壓Vrmw；

 

    2. 選擇TVS鉗位電壓VC；

 

    3.選擇TVS的功率；

 

    4.評估漏電流Ir的影響；

 

    5.評估結(jié)電容的影響；