TVS選型，讓新人老人都能得心應(yīng)手！

時(shí)間：2021-11-29 15:13:12

關(guān)鍵字： TVS 選型

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]提到TVS，相信大部分電子工程師都知道，它是用來端口防護(hù)的，防止端口瞬間的電壓沖擊造成后級(jí)電路的損壞。雖然TVS在電路中具有舉足輕重的地位，但針對(duì)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(jì)者答案“你應(yīng)該選擇哪個(gè)器件”，卻很少對(duì)選型過程提供理論計(jì)算。而大部分電子工程...

提到TVS，相信大部分電子工程師都知道，它是用來端口防護(hù)的，防止端口瞬間的電壓沖擊造成后級(jí)電路的損壞。

雖然TVS在電路中具有舉足輕重的地位，但針對(duì)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(jì)者答案“你應(yīng)該選擇哪個(gè)器件”，卻很少對(duì)選型過程提供理論計(jì)算。

而大部分電子工程師在對(duì)面TVS選型的時(shí)候，新人憑參考，老人憑經(jīng)驗(yàn)，一旦更換廠家或者更換測(cè)試條件，就無從下手了……本文就專門解決這一問題，讓新人老人對(duì)TVS選型都能得心應(yīng)手。

都是限制個(gè)電壓，為何人家的選型就比我優(yōu)秀？

1、工作原理

TVS（Transient Voltage Suppressors），即瞬態(tài)電壓抑制器，又稱雪崩擊穿二極管。它是采用半導(dǎo)體工藝制成的單個(gè)PN結(jié)，或多個(gè)PN結(jié)集成的器件。

TVS有單向與雙向之分：?jiǎn)蜗騎VS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(shí)單向TVS反向并聯(lián)于電路中，當(dāng)電路正常工作時(shí)，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(dá)到TVS（雪崩）擊穿電壓時(shí)，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(shí)過電流到地，同時(shí)把異常過電壓鉗制在較低的水平，從而保護(hù)后級(jí)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

2、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(duì)于交流電壓，用最高工作電壓有效值表示，在V RWM 下，TVS認(rèn)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(huì)導(dǎo)致TVS動(dòng)作導(dǎo)致電路異常。（2）I R漏電流漏電流，也稱待機(jī)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(cè)量，對(duì)于某一型號(hào)TVS，I R應(yīng)在規(guī)定值范圍內(nèi)。對(duì)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(duì)于同功率和同電壓的TVS，在V RWM ≤10V 時(shí)，雙向TVS漏電流是單向TVS漏電流的2倍。對(duì)于一些模擬端口，漏電流會(huì)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(cè)得TVS兩端的電壓。測(cè)試的電流It一般選取10mA左右，施加的電流的時(shí)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(gè)偏差，一般TVS為±5%的偏差。測(cè)量時(shí)，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(shí)，TVS兩端測(cè)得的峰值電壓。I PP及V C是衡量TVS在電路保護(hù)中抵抗浪涌脈沖電流及限制電壓能力的參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)是相互聯(lián)系的。對(duì)于TVS在防雷保護(hù)電路中的鉗位特性，可以參考V C這個(gè)參數(shù)。對(duì)于相同型號(hào)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(hào)的TVS，I PP越大，耐脈沖電流沖擊能力越強(qiáng)。（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(hù)需要重點(diǎn)關(guān)注，過大的結(jié)電容可能會(huì)影響信號(hào)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(hào)中，會(huì)影響AD信號(hào)的采樣值。圖2：廠家一般都是提供10/1000μs的測(cè)試波形
圖3：TVS的關(guān)鍵參數(shù)

3、選型過程

了解了TVS的基本參數(shù)，我們就開始進(jìn)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(biāo)：

電壓合適能保護(hù)后級(jí)電路
引入的TVS的結(jié)電容不能影響電路
TVS功率余量充足，滿足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，且不能比保險(xiǎn)管先掛

選型的過程，可以按照以下的步驟進(jìn)行：

選擇TVS最高工作電壓Vrmw
選擇TVS鉗位電壓VC
選擇TVS的功率
評(píng)估漏電流Ir的影響
評(píng)估結(jié)電容的影響

（1）選擇TVS最高工作電壓Vrmw
在電路正常工作情況下，TVS應(yīng)該是不工作的，即處于截止?fàn)顟B(tài)，所以TVS 的截止電壓應(yīng)大于被保護(hù)電路的最高工作電壓。這樣才能保證TVS在電路正常工作下不會(huì)影響電路工作。但是，TVS的工作電壓高低也決定了TVS鉗位電壓的高低，在截止電壓大于線路正常工作電壓的情況下，TVS工作電壓也不能選取的過高，如果太高，鉗位電壓也會(huì)較高。所以，在選擇Vrwm時(shí)，要綜合考慮被保護(hù)電路的工作電壓及后級(jí)電路的承受能力。要求Vrwm要大于工作電壓，否則工作電壓大于Vrwm會(huì)導(dǎo)致TVS反向漏電流增大，接近導(dǎo)通，或者雪崩擊穿，影響正常電路工作。綜合考慮，Vrwm可以參考以下的公式：Vrwm≈1.1~1.2*VCC?；--------其中VCC為電路的最高工作電壓。（2）選擇選擇TVS鉗位電壓VCTVS鉗位電壓應(yīng)小于后級(jí)被保護(hù)電路最大可承受的瞬態(tài)安全電壓，VC與TVS 的雪崩擊穿電壓及I PP都成正比。對(duì)于同一功率等級(jí)的TVS，其擊穿電壓越高V C也越高，所選TVS的最大箝位電壓Vc不能大于被防護(hù)電路可以承受的最大電壓。否則，當(dāng)TVS鉗在Vc時(shí)會(huì)對(duì)電路造成損壞。Vc可以參考以下的公式：VC＜Vmax?；-----其中Vmax為電路能承受的最高電壓。（3）選擇TVS的功率Pppm（或者Ipp）TVS產(chǎn)品的額定瞬態(tài)功率應(yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率，理論上，TVS的功率越大越好，能夠承受更多的沖擊能量和次數(shù)，但是功率越高，TVS的封裝越大，價(jià)錢也越高。所以，TVS的功率滿足要求即可。對(duì)于不同功率等級(jí)的TVS，相同電壓規(guī)格的TVS其V C值是一樣的，只是I PP不同。故Pppm與Ippm成正比，Ippm越大，Pppm也越大。對(duì)于某一電路，有對(duì)應(yīng)的測(cè)試要求，設(shè)實(shí)際電路中的最大測(cè)試電流為 Iactual，則 Iactual可估算為：Iactual=Uactual/Ri；---------其中Uactual為測(cè)試電壓，Ri為測(cè)試內(nèi)阻。TVS要通過測(cè)試，故實(shí)際電路中要求10/1000μs波形下TVS的最小功率P actual 為：-------其中di/dt為波形轉(zhuǎn)換系數(shù)，如實(shí)際測(cè)試波形為其他波形，如8/20μs波形，建議di/dt取，如測(cè)試波形為10/1000μs，實(shí)際選型中，TVS應(yīng)留有一定的裕量，TVS的功率PPMP選擇應(yīng)遵循Pppm＞Pactual。（4）根據(jù)所選的TVS的結(jié)電容和漏電流評(píng)估影響如果TVS用在高速IO端口防護(hù)、模擬信號(hào)采樣、低功耗設(shè)備場(chǎng)合，就需要考慮結(jié)電容和漏電流的影響，兩則的參數(shù)越小越好。4、選型舉例

數(shù)據(jù)都是無趣的，我們以實(shí)際的案例舉例：電路的正常工作電壓VCC是24V，最高工作電壓Vmax是26V,后級(jí)電路可承受的最高瞬態(tài)電壓為50V，實(shí)驗(yàn)的測(cè)試波形為8/20μs波形，測(cè)試電壓500V，測(cè)試電源內(nèi)阻及PPTC的靜態(tài)電阻合計(jì)為2Ω。根據(jù)上述信息選擇合適的TVS。圖4：設(shè)計(jì)舉例（1）選擇TVS最高工作電壓

Vrmw≈1.1~1.2*VCC=26~28V

（2）選擇選擇TVS鉗位電壓VC＜Vmax=50V（3）計(jì)算實(shí)際測(cè)試波形功率

Pact=50*（500/3）*1/2=4166W

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以選用5.0SMDJ26A這個(gè)TVS，由于這個(gè)TVS用在電源端口，結(jié)電容和漏電流基本可以忽略不計(jì)。

圖5：5.0SMDJ26A TVS關(guān)鍵參數(shù)END
作者：阿甘來源：芯片之家版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
▍

掃描二維碼，關(guān)注更多精彩內(nèi)容

本站聲明：本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布，目的在于傳遞更多信息，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)，本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者，如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。

換一批

高壓電源在電袋復(fù)合除塵器上的應(yīng)用

摘要:電袋復(fù)合除塵器是繼電除塵器、袋式除塵器后一種新型的高效除塵設(shè)備,已廣泛應(yīng)用于電力、水泥、鋼鐵、化工等高污染行業(yè)。電袋復(fù)合除塵器結(jié)合靜電除塵和過濾除塵兩種機(jī)理,充分發(fā)揮兩種除塵技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì),具有除塵效率高且穩(wěn)定的特...

關(guān)鍵字：電袋復(fù)合除塵器高壓電源選型

[《機(jī)電信息》]

某礦主斜井帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

摘要:主斜井帶式輸送機(jī)是煤礦的關(guān)鍵設(shè)備,決定了煤礦的生產(chǎn)能力。根據(jù)某煤礦主斜井井筒的長(zhǎng)度、傾角和帶式輸送機(jī)的運(yùn)量等參數(shù),對(duì)主斜井帶式輸送機(jī)的技術(shù)方案進(jìn)行了分析、比選,并對(duì)該帶式輸送機(jī)的主要部件進(jìn)行了計(jì)算選型。

關(guān)鍵字：帶式輸送機(jī) 技術(shù)方案選型

[《機(jī)電信息》]

地鐵電客車客室車門選型分析

摘要:結(jié)合地鐵電客車客室車門的實(shí)際運(yùn)用,介紹了電客車客室車門的類型,分析了內(nèi)藏嵌入式移門、外掛式移門和塞拉門的結(jié)構(gòu)和原理,并對(duì)三類車門進(jìn)行了性能對(duì)比,為客室車門的選型提供了支持。

關(guān)鍵字：塞拉門對(duì)比選型

[《機(jī)電信息》]

住宅小區(qū)自備發(fā)電機(jī)組的選用

摘要:民用建筑中,為保證消防報(bào)警系統(tǒng)、消防設(shè)備、應(yīng)急照明、疏散照明、電梯、供水設(shè)備以及智能化系統(tǒng)正常運(yùn)行,一般配備滿足要求的發(fā)電機(jī)組作為備用或應(yīng)急電源。現(xiàn)結(jié)合美倫·陽光新城項(xiàng)目提出高層住宅小區(qū)備用發(fā)電機(jī)組在選配、自啟動(dòng)與...

關(guān)鍵字：發(fā)電機(jī)組選型自啟動(dòng)

[產(chǎn)業(yè)新聞]

ZOHO對(duì)話映翰通副總經(jīng)理韓傳?。撼龊：?，創(chuàng)造了線上交易規(guī)模增長(zhǎng)

北京2022年6月13日 /美通社/ -- 對(duì)于中國(guó)出海企業(yè)來說，疫情伴隨的這幾年充滿了不確定性。安全合規(guī)、海外市場(chǎng)把握、產(chǎn)業(yè)鏈重組以及國(guó)際局勢(shì)變化等因素，成為了懸在征戰(zhàn)海外市場(chǎng)企業(yè)頭頂?shù)倪_(dá)摩克里斯之劍，不少企業(yè)將&...

關(guān)鍵字： CRM 選型 SUGAR 集成

[功率器件]

如何選擇合適的精密放大器

根據(jù)我們正在處理的應(yīng)用，較小的偏移電壓并不總是意味著更高的精度或更好的直流性能。首先，我們需要確定最主要的錯(cuò)誤來源。如果確實(shí)是輸入失調(diào)電壓，那么斬波穩(wěn)定(零漂移)運(yùn)算放大器 (op amps) 會(huì)派上用場(chǎng)。它們?yōu)槲覀兲峁?..

關(guān)鍵字：精密放大器選型

[《機(jī)電信息》]

流量?jī)x表的選型方案探討

摘要:針對(duì)化工企業(yè)流量?jī)x表選型困難的問題,介紹了旋進(jìn)流量計(jì)與轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理,并將這兩種流量計(jì)進(jìn)行了特性對(duì)比,得出了在中小管徑中含顆粒物的化工介質(zhì)、密度發(fā)生變化的介質(zhì)工況下,旋進(jìn)流量計(jì)比轉(zhuǎn)子流量計(jì)更有優(yōu)勢(shì)的結(jié)論。

關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)子流量計(jì) 選型優(yōu)勢(shì)

[技術(shù)解析]