在電子設(shè)備的保護(hù)領(lǐng)域，雙向 TVS 管(瞬態(tài)電壓抑制二極管)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，能有效抵御瞬態(tài)過(guò)電壓對(duì)電路的損害。雙向 TVS 管根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，可分為共陰和共陽(yáng)兩種類型，它們?cè)谥T多方面存在顯著差異。深入了解這些區(qū)別，對(duì)于電子工程師在電路設(shè)計(jì)中準(zhǔn)確選型、合理應(yīng)用雙向 TVS 管，提高電路的可靠性和穩(wěn)定性具有重要意義。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異

共陰雙向 TVS 管

共陰雙向 TVS 管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)背對(duì)背的二極管組成，且這兩個(gè)二極管的陰極連接在一起形成公共陰極。從電路符號(hào)上看，公共陰極通常會(huì)有特殊標(biāo)識(shí)。這種結(jié)構(gòu)使得在面對(duì)不同極性的瞬態(tài)電壓時(shí)，兩個(gè)二極管能協(xié)同工作，對(duì)電路起到保護(hù)作用。例如，當(dāng)一個(gè)方向出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，其中一個(gè)二極管導(dǎo)通，將電壓鉗位在安全范圍內(nèi);當(dāng)電壓極性反轉(zhuǎn)時(shí)，另一個(gè)二極管發(fā)揮作用，確保電路始終處于保護(hù)狀態(tài)。

共陽(yáng)雙向 TVS 管

共陽(yáng)雙向 TVS 管則是兩個(gè)背對(duì)背的二極管陽(yáng)極連接在一起，形成公共陽(yáng)極。其電路符號(hào)與共陰雙向 TVS 管明顯不同，公共陽(yáng)極同樣有相應(yīng)標(biāo)識(shí)。在工作過(guò)程中，當(dāng)電路中出現(xiàn)不同極性的瞬態(tài)電壓時(shí)，基于陽(yáng)極相連的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)二極管以特定方式響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的有效保護(hù)。

工作原理區(qū)別

共陰雙向 TVS 管工作原理

在正常工作電壓下，共陰雙向 TVS 管處于高阻態(tài)，如同開路，對(duì)電路的正常運(yùn)行沒(méi)有影響。一旦電路中出現(xiàn)正向瞬態(tài)過(guò)電壓，且電壓幅值超過(guò)其中一個(gè)二極管的擊穿電壓，該二極管會(huì)迅速導(dǎo)通，呈現(xiàn)低阻態(tài)，將過(guò)電壓產(chǎn)生的大電流泄放至地，同時(shí)把電壓鉗制在其特定的鉗位電壓水平，從而保護(hù)后級(jí)電路中的敏感元件。當(dāng)出現(xiàn)反向瞬態(tài)過(guò)電壓時(shí)，另一個(gè)二極管發(fā)揮同樣的導(dǎo)通、泄流和鉗位作用。例如在 USB 接口電路中，若有正向或反向的靜電放電脈沖等瞬態(tài)過(guò)電壓出現(xiàn)，共陰雙向 TVS 管能及時(shí)動(dòng)作，防止接口芯片等元件因過(guò)電壓損壞。

共陽(yáng)雙向 TVS 管工作原理

共陽(yáng)雙向 TVS 管在正常工作時(shí)同樣處于高阻態(tài)。當(dāng)正向瞬態(tài)過(guò)電壓來(lái)臨，與共陰雙向 TVS 管不同，基于其陽(yáng)極相連的結(jié)構(gòu)，此時(shí)導(dǎo)通的是與公共陽(yáng)極相連的特定二極管，將電流導(dǎo)向公共陽(yáng)極方向，把電壓鉗位在合適范圍。當(dāng)反向瞬態(tài)過(guò)電壓出現(xiàn)時(shí)，另一個(gè)二極管導(dǎo)通工作。比如在一些音頻信號(hào)傳輸線路中，共陽(yáng)雙向 TVS 管能應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的正反兩個(gè)方向的電壓尖峰，保障音頻信號(hào)的正常傳輸和后級(jí)音頻處理芯片的安全。

電氣特性不同

擊穿電壓與鉗位電壓

對(duì)于共陰雙向 TVS 管，兩個(gè)二極管的擊穿電壓和鉗位電壓特性相互配合。在正向和反向過(guò)電壓情況下，各自對(duì)應(yīng)的二極管的擊穿電壓決定了 TVS 管開始動(dòng)作的閾值，而鉗位電壓則決定了能將過(guò)電壓限制在多高的水平。不同型號(hào)的共陰雙向 TVS 管，其擊穿電壓和鉗位電壓數(shù)值會(huì)有所不同，例如某些用于低電壓電路保護(hù)的型號(hào)，擊穿電壓可能只有幾伏，鉗位電壓在十幾伏;而用于較高電壓電路的型號(hào)，擊穿電壓和鉗位電壓數(shù)值會(huì)相應(yīng)提高。

共陽(yáng)雙向 TVS 管的擊穿電壓和鉗位電壓特性也類似，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異，在相同型號(hào)對(duì)比時(shí)，其具體數(shù)值可能與共陰雙向 TVS 管有所不同。在選擇 TVS 管時(shí)，需要根據(jù)被保護(hù)電路的工作電壓、可能出現(xiàn)的過(guò)電壓幅值等因素，精確匹配合適擊穿電壓和鉗位電壓的 TVS 管，確保既能在過(guò)電壓發(fā)生時(shí)及時(shí)動(dòng)作，又不會(huì)對(duì)正常工作電壓產(chǎn)生干擾。

響應(yīng)時(shí)間

響應(yīng)時(shí)間是衡量雙向 TVS 管性能的重要指標(biāo)之一，它表示 TVS 管從檢測(cè)到過(guò)電壓到開始導(dǎo)通并發(fā)揮保護(hù)作用所需的時(shí)間。共陰雙向 TVS 管和共陽(yáng)雙向 TVS 管的響應(yīng)時(shí)間都非?？欤ǔＴ谄っ?ps)級(jí)別。然而，在一些對(duì)響應(yīng)速度要求極高的高速電路中，即使兩者響應(yīng)時(shí)間都很快，細(xì)微的差異也可能會(huì)影響到電路的保護(hù)效果。例如在高速數(shù)據(jù)傳輸線路中，若共陰雙向 TVS 管響應(yīng)時(shí)間略快于共陽(yáng)雙向 TVS 管，在應(yīng)對(duì)極短時(shí)間的電壓尖峰時(shí)，共陰雙向 TVS 管可能就能更及時(shí)地保護(hù)線路，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和完整性。

漏電流

漏電流是指在正常工作電壓下，雙向 TVS 管中流過(guò)的微小電流。共陰雙向 TVS 管和共陽(yáng)雙向 TVS 管在正常工作時(shí)，理論上都應(yīng)處于高阻態(tài)，漏電流極小。但由于制造工藝等因素，實(shí)際的 TVS 管會(huì)存在一定漏電流。如果漏電流過(guò)大，可能會(huì)影響電路的正常工作，例如在一些對(duì)功耗要求嚴(yán)格的低功耗電路中，過(guò)大的漏電流會(huì)增加電路的功耗，甚至導(dǎo)致電路無(wú)法正常工作。在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中，對(duì)共陰和共陽(yáng)雙向 TVS 管漏電流的容忍程度也有所不同，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選型。

應(yīng)用場(chǎng)景差異

共陰雙向 TVS 管應(yīng)用場(chǎng)景

在直流電源電路中，共陰雙向 TVS 管常用于保護(hù)電源輸入端。例如在手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備的充電電路中，為防止充電過(guò)程中可能出現(xiàn)的過(guò)電壓損壞設(shè)備內(nèi)部的電路和芯片，會(huì)在充電接口處安裝共陰雙向 TVS 管。當(dāng)充電器輸出電壓異常升高或出現(xiàn)反向電壓時(shí)，共陰雙向 TVS 管能迅速動(dòng)作，將過(guò)電壓泄放，保護(hù)設(shè)備安全。在一些工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的直流電源模塊中，同樣需要共陰雙向 TVS 管來(lái)保障電源的穩(wěn)定供應(yīng)，防止電源線上的瞬態(tài)過(guò)電壓對(duì)設(shè)備造成損害。

在信號(hào)傳輸線路方面，如 RS - 485 通信線路，其常用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信連接。由于工業(yè)環(huán)境復(fù)雜，通信線路容易受到各種電磁干擾和過(guò)電壓的影響。共陰雙向 TVS 管可安裝在 RS - 485 通信接口處，當(dāng)線路上出現(xiàn)正向或反向的瞬態(tài)過(guò)電壓時(shí)，能及時(shí)將過(guò)電壓鉗位，保證通信信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，防止通信芯片因過(guò)電壓而損壞，確保工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

共陽(yáng)雙向 TVS 管應(yīng)用場(chǎng)景

共陽(yáng)雙向 TVS 管在交流電源電路中應(yīng)用較為廣泛。例如在家庭電器的電源輸入端，如電視機(jī)、冰箱等，由于接入的市電是交流電，存在正半周和負(fù)半周。共陽(yáng)雙向 TVS 管可以安裝在電源進(jìn)線處，當(dāng)市電電壓出現(xiàn)異常升高或受到雷電等外部干擾產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓時(shí)，無(wú)論是正半周還是負(fù)半周的過(guò)電壓，共陽(yáng)雙向 TVS 管都能通過(guò)其內(nèi)部二極管的導(dǎo)通，將過(guò)電壓鉗位，保護(hù)電器內(nèi)部的電路和元件免受損壞。在一些照明系統(tǒng)中，特別是采用交流供電的 LED 照明燈具，也會(huì)使用共陽(yáng)雙向 TVS 管來(lái)保護(hù)燈具的驅(qū)動(dòng)電路，提高燈具的可靠性和使用壽命。

在音頻電路中，共陽(yáng)雙向 TVS 管可用于保護(hù)音頻信號(hào)傳輸線路。音頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中，可能會(huì)受到靜電放電、電磁干擾等因素產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓影響。例如在音響設(shè)備的音頻輸入輸出接口處，安裝共陽(yáng)雙向 TVS 管，能有效防止這些過(guò)電壓對(duì)音頻處理芯片、功率放大器等元件的損害，確保音頻信號(hào)的高質(zhì)量傳輸和處理，避免因過(guò)電壓導(dǎo)致音頻失真或設(shè)備故障。

選型要點(diǎn)

根據(jù)電路特性選擇

在直流電路中，如果電路極性明確且主要關(guān)注單向瞬態(tài)過(guò)電壓的保護(hù)，同時(shí)對(duì)電路空間布局等因素有一定要求時(shí)，可優(yōu)先考慮共陰雙向 TVS 管。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其在直流電路中能較好地針對(duì)特定方向的過(guò)電壓進(jìn)行保護(hù)，并且在一些空間有限的電路板上，共陰雙向 TVS 管的封裝形式可能更便于布局。而對(duì)于交流電路，由于電壓極性不斷變化，共陽(yáng)雙向 TVS 管因其能同時(shí)應(yīng)對(duì)正反向過(guò)電壓的特性，成為更合適的選擇，能全面保護(hù)交流電路中的元件。

考慮電壓參數(shù)匹配

準(zhǔn)確匹配雙向 TVS 管的擊穿電壓和鉗位電壓與被保護(hù)電路的工作電壓和可能出現(xiàn)的過(guò)電壓幅值至關(guān)重要。對(duì)于共陰和共陽(yáng)雙向 TVS 管，都要確保其擊穿電壓高于電路正常工作電壓，同時(shí)鉗位電壓要低于被保護(hù)電路中敏感元件所能承受的最大電壓。例如，在一個(gè)工作電壓為 12V 的電路中，預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)的最大過(guò)電壓為 30V，那么選擇的雙向 TVS 管擊穿電壓應(yīng)大于 12V，如 15V，鉗位電壓應(yīng)小于 30V，如 25V。在實(shí)際選型過(guò)程中，還需考慮 TVS 管的電壓容差等因素，以確保在各種工作條件下都能可靠保護(hù)電路。

關(guān)注封裝形式與尺寸

封裝形式和尺寸會(huì)影響雙向 TVS 管在電路板上的安裝和布局。共陰和共陽(yáng)雙向 TVS 管都有多種封裝形式可供選擇，如 SMA、SMB、SMC 等小型表面貼裝封裝，以及 DO - 41、DO - 15 等插件式封裝。在一些對(duì)電路板空間要求極高的小型化設(shè)備中，如智能手表、藍(lán)牙耳機(jī)等，通常會(huì)選擇尺寸較小的表面貼裝封裝的雙向 TVS 管，如 SMA 封裝，以節(jié)省電路板空間，實(shí)現(xiàn)更緊湊的電路設(shè)計(jì)。而在一些對(duì)散熱要求較高或安裝空間相對(duì)較大的工業(yè)設(shè)備中，可能會(huì)選擇尺寸較大、散熱性能較好的封裝形式，如 DO - 15 插件式封裝，確保 TVS 管在工作過(guò)程中能有效散熱，穩(wěn)定發(fā)揮保護(hù)作用。

雙向 TVS 管共陰和共陽(yáng)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、電氣特性、應(yīng)用場(chǎng)景以及選型要點(diǎn)等方面存在明顯區(qū)別。電子工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要全面深入地了解這些差異，綜合考慮電路特性、電壓參數(shù)、封裝形式等因素，精準(zhǔn)選擇合適類型和型號(hào)的雙向 TVS 管，為電子設(shè)備的可靠運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，雙向 TVS 管的性能和應(yīng)用也在持續(xù)優(yōu)化和拓展，未來(lái)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。