瞬態(tài)電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor, TVS)是一種用于保護(hù)電子電路敏感部分的關(guān)鍵器件。這些器件可以快速響應(yīng)電壓沖擊，并且限制瞬態(tài)電壓到可以安全處理的水平。本文將詳細(xì)介紹TVS器件的工作原理、類型、選擇與應(yīng)用。

一、TVS器件的工作原理

TVS器件通過(guò)在電路中的關(guān)鍵位置提供一種低阻抗路徑，用于分流可能損壞敏感組件的瞬態(tài)電壓。當(dāng)電壓達(dá)到特定水平時(shí)，TVS器件會(huì)變成導(dǎo)通狀態(tài)，從而將電流從潛在的危險(xiǎn)路徑分流掉。

二、TVS器件的類型

1、二極管型TVS：二極管型TVS是一種常用的保護(hù)器件，其結(jié)構(gòu)和通常的二極管相似，但專為抑制瞬態(tài)電壓設(shè)計(jì);

2、多層瓦里斯特器(MLV)型TVS：MLV型TVS采用特殊的陶瓷材料，能夠在瞬態(tài)條件下提供低電阻。

三、TVS器件的選擇

1、工作電壓：必須選擇與電路工作電壓匹配的TVS器件;

2、峰值脈沖功率：TVS器件必須能夠承受可能遇到的最大瞬態(tài)能量;

3、響應(yīng)時(shí)間：必須確保TVS器件的響應(yīng)時(shí)間足夠快，以便及時(shí)保護(hù)電路;

4、封裝形式：根據(jù)電路的布局和空間限制選擇合適的封裝。

四、TVS器件的應(yīng)用

TVS器件廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)和消費(fèi)電子產(chǎn)品中，包括：

1、通信設(shè)備：保護(hù)通信線路免受雷擊和其他電源干擾的影響;

2、汽車電子：在汽車中保護(hù)敏感電子系統(tǒng)免受電磁干擾和其他瞬態(tài)電壓的影響;

3、醫(yī)療設(shè)備：在復(fù)雜的醫(yī)療設(shè)備中保護(hù)微小的電子組件。

TVS器件是現(xiàn)代電子電路不可或缺的保護(hù)元件，提供了一種簡(jiǎn)單、有效的方法來(lái)抑制可能危及電路完整性的瞬態(tài)電壓。通過(guò)了解其工作原理和應(yīng)用，工程師和設(shè)計(jì)師可以更好地利用TVS器件來(lái)增強(qiáng)他們產(chǎn)品的可靠性和耐用性。

TVS管的選取

計(jì)算選取時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①TVS額定反向關(guān)斷電壓VWM應(yīng)大于或等于被保護(hù)電路的最大工作電壓。

②最小擊穿電壓VBR=VWM/KBR (其中，KBR=0.8～0.9)。

③TVS的最大箝位電壓VC應(yīng)小于被保護(hù)電路的損壞電壓，即VC=KC×VBR (其中，KC=1.3)。

④在規(guī)定的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護(hù)電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流。

TVS管的作用

TVS管是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10-12秒量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗崭哌_(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無(wú)損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通信設(shè)備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)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(shù)字照相機(jī)的保護(hù)、共模/差模保護(hù)、RF耦合/IC驅(qū)動(dòng)接收保護(hù)、電機(jī)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(gè)領(lǐng)域。

TVS管與壓敏電阻器的比較

目前，國(guó)內(nèi)不少需進(jìn)行浪涌保護(hù)的設(shè)備上使用的是壓敏電阻器。TVS管一般用于電快速瞬變脈沖群的防護(hù)，其特性比壓敏電阻器優(yōu)越得多，具體特性參數(shù)的比較表5所列。

表5 TVS管與壓敏電阻器的比較

TVS管的應(yīng)用實(shí)例

交流電路

圖4為微機(jī)電源采用TVS管作線路保護(hù)的原理圖。

圖4 微機(jī)電源部分原理圖

下面就圖4中的線路保護(hù)加以說(shuō)明。

①在進(jìn)線的交流220 V處加雙向TVS管D1，以抑制220 V交流電網(wǎng)中的尖峰干擾。雙向TVS管D1的

選取D1時(shí)根據(jù)上述參數(shù)，通過(guò)查表即可得到。

②在變壓器進(jìn)線處加上抗干擾的電源線濾波器，以消除小尖峰干擾。

③在變壓器輸出端交流20 V處加上雙向TVS管D2，再一次抑制干擾。雙向TVS管D2的

選取D2時(shí)根據(jù)上述參數(shù)，通過(guò)查表即可得到。

④整流濾波輸出直流10 V時(shí)，加上單向TVS管D3抑制干擾。單向TVS管D3的

選取D3時(shí)根據(jù)上述參數(shù)，通過(guò)查表即可得到。

通過(guò)如上4次抑制，得到了所謂的“凈化電源”。為了防雷擊等浪涌電壓，還可在交流220 V進(jìn)線端加上壓敏電阻器，以便更有效地防止干擾進(jìn)入計(jì)算機(jī)的CPU及存儲(chǔ)器中，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。