TVS在电路中具有举足轻重的地位，如何选型？

提到TVS，相信大部分电子工程师都知道，它是用来端口防护的，防止端口瞬间的电压冲击造成后级电路的损坏。

虽然TVS在电路中具有举足轻重的地位，但针对TVS的选型过程，很多厂家都是直接给推荐电路，直接告诉设计者答案“你应该选择哪个器件”，却很少对选型过程提供理论计算。

而大部分电子工程师在对面TVS选型的时候，新人凭参考，老人凭经验，一旦更换厂家或者更换测试条件，就无从下手了……本文就专门解决这一问题，让新人老人对TVS选型都能得心应手。

都是限制个电压，为何人家的选型就比我优秀?

1、工作原理

TVS(Transient Voltage Suppressors)，即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管。它是采用半导体工艺制成的单个PN结，或多个PN结集成的器件。

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。

如图1所示，应用于直流电路时单向TVS反向并联于电路中，当电路正常工作时，TVS处于截止状态(高阻态)，不影响电路正常工作。

当电路出现异常过电压并达到TVS(雪崩)击穿电压时，TVS迅速由高电阻状态突变为低电阻状态，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较低的水平，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。

2、关键参数

工欲善其事，必先利其器，要用好TVS，必须先了解其关键的参数。(1)Vrwm截止电压TVS的最高工作电压，可连续施加而不引起TVS劣化或损坏的最高工作峰值电压或直流峰值电压。对于交流电压，用最高工作电压有效值表示，在V RWM 下，TVS认为是不工作的，即是不导通的。换一句话，电路的最高工作电压必须小于Vrwm，否则将会导致TVS动作导致电路异常。

(2)I R漏电流漏电流，也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS的最大电流。TVS的漏电流一般是在截止电压下测量，对于某一型号TVS，I R应在规定值范围内。对TVS两端施加电压值为 V RWM ，从电流表中读出的电流值即为TVS的漏电流 I R。对于同功率和同电压的TVS，在V RWM ≤10V 时，双向TVS漏电流是单向TVS漏电流的2倍。对于一些模拟端口，漏电流会影响AD的采样值，所以TVS的漏电流越小越好。(3)VBR击穿电压击穿电压，指在V-I特性曲线上，在规定的脉冲直流电流I T或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS两端的电压。测试的电流It一般选取10mA左右，施加的电流的时间不应超过400ms，以免损坏器件，VBR MIN和VBR MAX是TVS击穿电压的一个偏差，一般TVS为±5%的偏差。测量时，V BR落在 V BR MIN .和 V BR MAX .之间视为合格品。(4)I PP峰值脉冲电流，V C钳位电压峰值脉冲电流，给定脉冲电流波形的峰值。TVS一般选用10/1000μs电流波形。钳位电压，施加规定波形的峰值脉冲电流I PP时，TVS两端测得的峰值电压。I PP及V C是衡量TVS在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数，这两个参数是相互联系的。对于TVS在防雷保护电路中的钳位特性，可以参考V C这个参数。对于相同型号TVS，在相同I PP下的V C越小，说明TVS的钳位特性越好。TVS的耐脉冲电流冲击能力可以参考I PP，同型号的TVS，I PP越大，耐脉冲电流冲击能力越强。(5)结电容CI，漏电流Ir结电容是TVS中的寄生电容，在高速IO端口保护需要重点关注，过大的结电容可能会影响信号的质量。漏电流主要带来了功率的损耗，或者是在模拟信号中，会影响AD信号的采样值。图2：厂家一般都是提供10/1000μs的测试波形

3、选型过程

了解了TVS的基本参数，我们就开始进入最重要的TVS选型的过程了。选择TVS之前，我们首先要明白选择的终极目标：

电压合适能保护后级电路

引入的TVS的结电容不能影响电路

TVS功率余量充足，满足测试标准，且不能比保险管先挂

选型的过程，可以按照以下的步骤进行：

选择TVS最高工作电压Vrmw

选择TVS钳位电压VC

选择TVS的功率

评估漏电流Ir的影响

评估结电容的影响

一、选用方法

1、首先确定被保护电路的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和“高端”容限。

2、TVS的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压，若选用的VWM太低，器件有可能进入雪崩状态或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。

3、TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。

4、TVS的最大峰值脉冲功率PW必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。

5、在确定了TVS的最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

6、对于数据接口电路的保护，必须注意选取尽可能小的电容值C的TVS器件。

7、带A的TVS二极管比不带A的TVS二极管的离散性要好，在TVS二极管A前面加C的型号表示双向TVS二极管。

8、直流保护一般选用单向TVS二极管，交流保护一般选用双向TVS二极管，多路保护选用TVS阵列器件，大功率保护选用TVS专用保护模块。特殊情况，如：RS-485和RS-232保护可选用双向TVS二极管或TVS阵列。

9、TVS二极管可以在-55℃到+150℃之间工作，如果需要TVS在一个变化的温度下工作，由于其反向漏电流ID是随温度的增加而增大;功耗随TVS结温度增加而下降，故在选用TVS时应考虑温度变化对其特性的影响。

10、TVS二极管可以串/并应用，串行连接分电压，并行连接分电流。但考虑到TVS的离散性，使用时应尽可能的减少串/并数量。

11、单极性还是双极性-常常会出现这样的误解即双向TVS用来抑制反向浪涌脉冲，其实并非如此。双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。TVS有时也用于减少电容。如果电路只有正向电平信号，那麽单向TVS就足够了。TVS操作方式如下：正向浪涌时,TVS处于反向雪崩击穿状态;反向浪涌时，TVS类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量。在低电容电路里情况就不是这样了。应选用双向TVS以保护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。

二、注解

1、VWM—是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加于TVS两极时，它处于反向关断状态，流过它的电流小于或等于其最大反向漏电流ID。

2、VBR—是TVS最小的雪崩电压。25℃时，在这个电压之前，保护TVS是不导通的。当TVS流过规定的1mA电流IR时，加于TVS两极间的电压为其最小击穿电压VBR。

3、IT—--测试电流。

4、ID—--反向漏电流。

5、VC—当持续时间为20us的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，其两极间出现的最大峰值电压为VC。它是串联电阻和热温升两者电压上升的组合。

6、IPP—最大的峰值脉冲电流。

7、C----电容值(pF)。在收/发的总线接口电路里，选取电容值小的TVS器件尤为有利。