TVS相关参数与选型

tick_tock

一、介绍
0 s3 l4 s5 L1 M6 A
: u0 v6 [( ^% M        TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管，又称为瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。主要用在具有静电和电压尖峰的电路中起保护作用。
) x7 @3 _5 d% e' g5 S; t
二、TVS工作过程

" C7 @/ m6 z4 Q$ q9 d, R        上图是TVS的工作图形，首先解释几个TVS相关的参数：

8 `3 D1 ?* e2 T/ [, F! [        1、VRWM（最大反向工作电压）：在这个电压下，TVS的功耗很小，使用时要使被保护电路的工作电压低于此值，以便TVS接入电路后不影响电路工作。

. b1 s% {: ^# W2 H9 E; h2 y        2、VBR（反向击穿电压）：这是TVS管通过电流IR时的电压，这是TVS管导通的标志电压，从此点开始TVS进入雪崩击穿。
+ v5 |) h3 a" d; v. d4 L2 w$ k
" D, u) d0 H/ h" p) O' ^        3、VCL（最大钳位电压）：指当TVS流过IPP电流时的电压，是TVS管将电压尖峰钳制到的电位值。比如来了1000V、2000V的电压尖峰，都会被TVS钳制到VCL电平。VCL要小于被保护电路的最大耐压值，比如被保护芯片耐压30V，那么就要选VCL小于30V的TVS。
/ I0 r! |7 o" }1 H4 b5 f
; A2 j) l7 I# O# y6 O+ n' g        4、IPP（最大反向脉冲峰值电流）：是TVS允许通过的最大脉冲峰值电流，超过此值，TVS可能损坏。

$ ]+ t+ V& ?5 J8 i0 x5 R- Y0 a# [        5、TVS管分为单极性和双极性，若TVS管有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时，应当选用双极性的，否则选用单极性。
4 Y! D+ d! U% y  g8 |
        6、CJ（结电容）：电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，这是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS管的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS管的重要参数。对于信号频率越高的回路，TVS的电容对电路的干扰越大，形成噪声或衰减信号强度也大。高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS，电容不大于3 pF)，而对电容要求不高的回路，电容的容量选择可高于40 pF。
% Q) P: g9 L; t# Q% t3 R
  R  Y& H4 l7 p' V" z# W1 d5 I5 k三、选型

        1、首先确定电路是否存在两个方向的电压尖峰，如果有就选双极性TVS，如果没有就选单极性TVS。

        2、确定电路的正常工作电压、最大耐压值，凭此来确定TVS的VRWM、VCL。

0 n" j% H9 `% `* x( Z- v        3、大概评估电压尖峰的频率、幅值，从而确定TVS的功率，从而确定其封装。
: \& D( H- f' p. i( W8 K  r0 b
        比如一个DCDC电路，正常工作电压24V，电源芯片耐压值为40V，电压尖峰能量并不大。那么TVS就要选单极性，VRWM大于24V，VCL小于40V的TVS，电压尖峰能量不是很大，封装可以选SOD123的。
+ q/ D, t  W2 I8 ?" s
        选择上图中的SMF24A是比较合适。
8 V0 V9 [" [: `  d9 g
( L! Q9 f8 d/ v# Q! o

CRAZY_argentina

TVS 反向并联在电路中，当电路正常工作时，处于高阻状态截止可以理解为开路。当电路异常超过击穿电压时，TVS迅速由高阻状态变为低电阻状态，泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压钳制在后级电路可承受的安全水平之内，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后，TVS 阻值又恢复为高阻态。

架海梁心

TVS 有单向与双向之分，单向TVS 一般应用于直流供电电路，双向TVS 应用于电压交变的电路。

dragongfly

架海梁心 发表于 2022-11-24 13:09
TVS 有单向与双向之分，单向TVS 一般应用于直流供电电路，双向TVS 应用于电压交变的电路。

3 s7 }7 g6 \+ ?  g$ E5 r4 h  e, ^5 @单向TVS，当有负半周的电压时，相当于二极管正常导通钳位电压大概在0.7V。当然负半周电压超过耐压值会将TVS烧毁。
  x+ O  A0 S, I. @6 ^# H7 T