TVS原理及选型
1、TVS是什么?
TVS一種二極管,具有單向導通性。但瞬態抵制特性使用的是其反向在高壓下會導通的特性,如果正向施壓,和一般二極管一樣是導通的。所以通常的用法是反向并聯在直流電路中的電源(信號)和地之間,這樣一旦電源(或信號線)上有突然出現的瞬間高壓,這個二極管導通(反向導通),將高壓直接泄放掉,以免瞬時高壓串進電路損壞其它元件。泄放完高壓后,它又恢復不導通。
2、TVS有什么作用?
TVS二極管是一種二極 管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時,它能以10-12秒量級的速度,將其兩極間的高阻抗變為低阻抗,吸收高達數千瓦 的浪涌功率,使兩極間的電壓箝位于一個預定值,有效地保護電子線路中的精密元器件免受各種浪涌脈沖的損壞。
3、TVS應用在哪些領域?
應用于計算機系統、通信 設備、交/直流電源、汽車、電子鎮流器、家用電器、儀器儀表、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、 MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅動接收保護、電機電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳 感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪聲的抑制等各個領
4、TVS有哪些參數?
①最大反向漏電流ID和額定反向關斷電壓VWM。VWM是TVS最大連續工作的直流或脈沖電壓,當這個反向電壓加入TVS的兩極間時,它處于反向關斷狀態,流過它的電流應小于或等于其最大反向漏電流ID。
②最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IRVBR是TVS最小的雪崩電壓。25℃時,在這個電壓之前,TVS是不導通的。當TVS 流過規定的1mA電流(IR)時,加入TVS兩極間的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度,可把TVS分為±5%VBR和平共處±10% VBR兩種。對于±5%VBR來說,VWM=0.85VBR;對于±10% VBR來說,VWM=0.81 VBR。
③最大箝拉電壓VC和最大峰值脈沖電流IPP當持續時間為20微秒的脈沖峰值電流IPP流過TVS時,在其兩極間出現的最大峰值電壓為VC。它是串聯電阻上和因溫度系數兩者電壓上升的組合。VC 、IPP反映了TVS器件的浪涌抑制能力。VC與VBR之比稱為箝位因子,一般在1.2~1.4之間。
④電容量C電容量C 是TVS雪崩結截面決定的、在特定的1MHZ頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比,C過大將使信號衰減。因此,C是數據接口電路選用TVS的重要參數。
⑤最大峰值脈沖功耗PMPM是TVS能承受的最大峰值脈沖耗散功率。其規定的試驗脈沖波形和各種TVS的PM值,請查閱有關產品手冊。在給定的最大箝位電壓下,功耗PM越大,其浪涌電流的承受能力越大;在給定的功耗PM下,箝位電壓VC越低,其浪涌電流的承受能力越大。另外,峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續時間和環境溫度有關。而且TVS所能承受的瞬態脈沖是不重復的,器件規定的脈沖重復頻率(持續時間與間歇時間之比)為0.01%,如果電路內出現重復性脈沖,應考慮脈沖功率的“累積”,有可能使TVS損壞。
⑥箝位時間TCTC是從零到最小擊穿電壓VBR的時間。對單極性TVS小于1×10-12秒;對雙極性TVS小于是1×10-11 秒
5、TVS有哪些功率?
貼片型 : SMAJ、P4SMAJ(400W),SMBJ、P6SMBJ(600W),SMCJ、SMDJ、1.5SMCJ(1500W) 5.0SMDJ(5000W)插件軸向引線:P4KE(400W),SA(500W),P6KE(600W),1.5KE(1.5kW),3KP(3kW),5KP(5kW),15KP(15KW),20KP(20KW低電容 : (CCD) SAC(500W,50 Pf),LCE(1.5kW,100 pF
6、TVS如何選型?
1.確定待保護電路的直流電壓或持續工作電壓。如果是交流電,應計算出最大值,即用有效值*1.414。
2.TVS的反向變位電壓即工作電壓(VRWM)--選擇TVS的VRWM等于或大于上述步驟1所規定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不計,如果步驟1所規定的電壓高于TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態,從而影響電路的工作。
3.所選TVS的最大箝位電壓(VC)應低于被保護電路所允許的最大承受電壓。
4.最大峰值脈沖功率:確定電路的干擾脈沖情況,根據干擾脈沖的波形、脈沖持續時間,確定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈沖功率。
5.在確定了TVS的最大箝位電壓后,其峰值脈沖電流應大于瞬態浪涌電流。
6.單極性還是雙極性-常常會出現這樣的誤解即雙向TVS用來抑制反向浪涌脈沖,其實并非如此。雙向TVS用于交流電或來自正負雙向脈沖的場合。TVS有時也用于減少電容。如果電路只有正向電平信號,那麼單向TVS就足夠了。TVS操作方式如下:正向浪涌時,TVS處于反向雪崩擊穿狀態;反向浪涌時,TVS類似正向偏置二極管一樣導通并吸收浪涌能量。在低電容電路里情況就不是這樣了。應選用雙向TVS以保護電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。
7.如果知道比較準確的浪涌電流IPP,那么可以利用VC來確定其功率,如果無法確定功率的概范圍,一般來說,選擇功率大一些比較好。
8.直流保護一般選用單向TVS二極管,交流保護一般選用雙向TVS二極管,多路保護選用TVS陣列器件,大功率保護選用TVS專用保護模塊。特殊情況,如:RS-485和RS-232保護可選用雙向TVS二極管或TVS陣列。
9.TVS二極管可以在-55℃到+150℃之間工作,如果需要TVS在一個變化的溫度下工作,由于其反向漏電流ID是隨溫度的增加而增大;功耗隨TVS結溫度增加而下降,故在選用TVS時應考慮溫度變化對其特性的影響。
10.TVS二極管可以串/并應用,串行連接分電壓,并行連接分電流。但考慮到TVS的離散性,使用時應盡可能的減少串/并數量。
貼片二極管SMBJ12A產品參數:
最大反向工作電壓:12V
擊穿電壓 MIN:13.3V??MAX:15.3V
測試電流:1mA
最大箝位電壓:19.9V
最大反向脈沖峰值電流:30.2A
最大漏電流:1μ
總結
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