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TVS-瞬态抑制二极管! G9 \/ O" S( C9 n
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瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor Diode)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件。1 |: Z2 A4 X; w$ M2 M) E
5 @* |( U! e, I+ S: F9 ~% Y: L& I此器件常见于电路初级防护部分,来应对过压等情形,注意TVS与钳位二极管是不一样的,请注意区分。 n7 q: `8 D7 V. |
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钳位二极管
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标准二极管和齐纳二极管也可以用于过压/瞬态保护,但是它们不如瞬态电压抑制器二极管坚固,因为标准二极管和齐纳二极管专为整流和电压调节而设计。! ]: q/ v- u4 J. q3 k
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电路中的瞬态) U0 [+ p9 g+ @
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瞬态可能是由电路中的内部或外部连接引起的。例如,由于感性负载开关或开关和连接器中的接触不良,可能会在内部产生瞬变。在外部,它可能由于雷击或感应开关而产生。- p- @, L* F; f" F+ I9 I
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8 V; C( g" N# v4 E7 fTVS Diode符号) y; X4 J" n. G/ r/ @2 A
2 s( h/ K) x6 V4 W: o9 K6 `单向TVS;
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8 T: Q' C/ x6 H双向TVS;
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, v* W% o' w' d5 R1 |, p2 ]1 ?TVS Diode特性
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双向二极管在正向和负向具有相同的特性曲线,因此将它们连接到电路的方式无关紧要。与负方向相比,单向二极管的正方向开启电压更高。
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TVS Diode原理
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当感应电压超过雪崩击穿电位时,该器件通过分流过量电流来工作。它是一种钳位设备,可抑制高于其击穿电压的所有过电压。
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1 ]* c) e, {$ C+ j. j0 G1 a3 ~当过电压消失时,它会自动复位,但内部吸收的瞬态能量要比类似额定的钳位/保护设备大得多。. V: K; M+ y; ~! f- X
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2 @8 L1 e4 {- l4 _% [6 e- p4 C. ETVS器件介绍5 d: x" h ~# e
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1、封装-Package
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因为TVS需要泄放较大的能量,因此物理尺寸需要大一些;& W1 Z. h, V* r
% k, k. k$ {4 j! R2 K l: w* ^: W常见封装:DO-214、DO-218、DO-15等。
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2、峰值脉冲功耗-Peak Pulse Power Dissipation. p1 P- M. i7 l
) E2 L1 }1 N; [* Q% `这个表示可以泄放最大的能量,注意测试条件为:with a 10/1000µs waveform,就是说这个指标是行业内的一种特定测试手法,并不是随意加上直流测试的,这个请注意。; p( d; x p' h! S+ ~- c
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5 U3 S: r ~# k3、峰值脉冲电流-Peak Pulse Curren" V) \6 B0 ~9 }9 d
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这个表示可以通过最大的脉冲电流,如果超过这个电流,TVS很有可能会损坏。! H5 @# ~0 y8 L5 e/ G
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( b" |! L5 [0 s; M. H4、峰值正向浪涌电路-Peak Forward Surge Current
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. [3 t; A) z# W b* Z% [6 {9 v0 i" u/ W, z指的是最大的正向浪涌电流大小。但是请注意测试条件: 8.3ms Single Half Sine Wave ,就是说并不是一个直流电,而是需要注意这个时间很短的一个波形。' r5 ]0 B! y( P& L. a9 Y# L1 b: P/ k
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5、寄生电容-Parasitic capacitance
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+ t2 I* z9 E- `7 _) p6 d寄生电容这个参数会影响TVS的实际应用场景,如果是数据线,则会导致数据信号发生变化,如果寄生电容太大的话。
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, \, I9 J2 \7 h6 O' X# [6、寄生电感-Parasitic inductance. f/ c+ V9 l- ^' V
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寄生电感会阻碍高频信号的变化,因此如果出现高频过流/过压脉冲,而TVS的寄生电感太大,将会显著影响器件的防护效果。2 d9 @" `0 P/ @# d; B
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7、漏电流-Leakage current# o* B4 d) T: `# H l
9 h+ ]" \# Q# f4 I, @6 ~任何的物质在两端加上电压的话,都会出现漏电流,漏电流如果过大的话会显著影响器件寿命以及增大产品的待机功耗。
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# s: f# _* T, D: G8、击穿电压-Breakdown Voltage! s7 W/ C2 V( Y2 \8 M
0 {5 E) ]2 V1 s9 _VBR,这个电压表示的就是当TVS两端电压达到这个电压时,TVS就会开始工作,将电压钳位到这个电压,进而保护后端设备;但是请注意这种是瞬态的过压,如果持续过压,则TVS可能会损坏。
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0 F0 D: L$ {+ ~0 Y; ^2 i! W. h9、工作电压-Reverse Stand-Off Voltage, n: D2 q1 Q8 z+ K2 B. Y
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VRWM,这个参数表示器件正常工作时,应该加在TVS两端的电压,在这个电压下,器件不会进行保护动作。仅仅有少许的漏电流流过。$ H" L S1 T% B
% N7 O$ }. H. e w5 L+ O
8 A6 J- v3 B6 @4 g实际应用
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应用1
) C: D2 B6 [4 x+ ?2 p1 {. L
: P7 Q. Q+ n# L( W$ t2 G
" I5 ~6 {* D; r# Q0 e2 `$ Z' n0 D4 Y4 T X8 x8 K
应用2
) E0 B: e) H4 J3 t1 @% ~$ y% }/ _# A f. x- L( f+ k/ `3 T2 ?
5 o8 f* M; l0 ]# j6 J& @% O% `+ G6 Z+ s$ {
应用3
; Q! q! x. G0 K' J! z/ ^: t( A& v+ J6 `9 V" a/ B
8 @. r$ }) C0 o7 E
. \- Q. e0 J1 h7 \$ F2 [
4 O" ?. f" V8 U: E5 [& a8 Z! x如上电路在过压时的波形(单向):注意黑色的表示经过TVS之后的后级电路的电压,灰色的表示在TVS之前的过压的状况。5 v3 P9 U0 U) W& J6 e
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* N0 i5 r- z. O3 U) g1 @单向与双向比较:# |: @; M0 R3 ]" x: }3 O
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4 j+ |7 K1 p0 ^3 f% L3 A+ T压敏电阻与TVS Diode- G$ \! H# ?. R( o$ {) l( D
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压敏电阻与TVS的差异在于以下几点:
1 T) U8 |* \8 f8 J) U6 H8 [& ~
! x, r+ w% F. h0 k5 |* ~* Z1、两个都是具有保护功能的器件;. ]% y4 X0 B; A. F1 q) F l z
1 f7 V: e9 ?5 p' S: j: h2、TVS的反应速度更快;
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3、TVS的保护浪涌电流更大;
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+ m9 W. t/ M6 E( J, {* b1 j3、TVS的寄生电容更小一些;# f) T( I( k. V9 ^
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4、压敏电阻的封装更小;
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2 u& { l% ^* ? u8 ^8 z5、TVS比压敏电阻相比,价格很贵。
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5 w% w$ {6 \/ ^: ], v5 `Reference
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【1】https://www.littelfuse.com/~/media/electronics/application_notes/littelfuse_tvs_diode_overview_application_note.pdf.pdf
: ^9 D- n; f2 a9 J5 l8 T* B/ l, o" L+ {2 S' j
【2】https://www.eaton.com/content/dam/eaton/products/electronic-components/resources/technical/eaton-transient-voltage-suppression-diode-application-note.pdf' ^$ [, m: y, A9 @% ? V4 u$ Y
: W# V4 q0 `# X6 ~0 I" I【3】https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8230-D.PDF( M% v3 W) Z2 _
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