TVS如何做到承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦

时间：2024-07-16 21:24:50

关键字： TVS 二极管电路

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[导读]TVS二极管，又称瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间和相当高的浪涌吸收能力。

一.特性

定义

TVS 二极管，又称瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

特点

TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位响应时间仅为1ps(10^-12S)。

TVS允许的正向浪涌电流在T =25℃，T=10ms条件下，可达50～200A。

双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平，双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。

TVS器件分类：

按极性可分为：单极性和双极性两种;

按用途可分为：通用型和专用型;

按封装和内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等。

轴向引线的产品峰值功率可达400W、500W、600W、1500W和5000W。

其中大功率的产品主要用在电源馈线上，低功率产品主要用在高密度安装场合。对于高密度安装的场合，也可以选择双列直插和表面贴装等封装形式。

1 击穿电压VBR

击穿电压VBR 等于1 mA 的测试电流通过TVS时，TVS 两极的电压值。VBR 根据其与标准值的离散程度分为两种：VBR(5%)与VBR(10%)。

2 额定反向工作电压VWM

TVS反向工作时，在规定的IR条件下，TVS两极的电压值称为额定反向工作电压VWM.一般情况，VWM=(0.8~0.9)VBR，离散度为5%的TVS，VWM=0.85VBR(5%);离散度为10%的TVS，VWM=0.81VBR(10%)。VWM值的选择要适中，VWM值既要大于等于US(持续工作电压)，又要与US值相接近，选择太大或太小都不能安全可靠保护电路。

3 反向脉冲峰值电流IPP

TVS 反向工作时，在规定的脉冲条件下，TVS 允许通过的峰值脉冲电流称为反向脉冲峰值电流，峰值脉冲电流IPP应大于电路瞬态浪涌电流。

4 钳位电压VC

当脉冲峰值电流IPP流过TVS时，其两极的峰值电压为钳位电压。VC为TVS的电压保护水平，是选用TVS 十分关键的参数，应小于被保护电路耐压水平UW，否则TVS 将失去保护作用。TVS 钳位系数等于VC VBR ，钳位系数取值一般在1.2~1.4范围内。

5 峰值脉冲功率Ppp

峰值脉冲功率等于TVS允许通过的峰值脉冲电流IPP 与箝位电压VC 的乘积。Ppp 值与脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关。在应用中要根据电路的特性和工作环境确定电路预期瞬态浪涌电流及可能出现的瞬态浪涌脉冲功率，峰值脉冲功率Ppp 应考虑20%的安全裕量，据此确定TVS额定脉冲功率Pppm.额定脉冲功率应大于被保护器件或线路可能出现的峰值脉冲功率。同时，电路设计必须认真考虑重复施加脉冲能量的累积，其能量不应超过TVS器件的脉冲能量额定值。

TVS的电容量由其芯片的面积和偏置电压来确定，其偏置电压与电容值C 成反比。在应用中要根据电路持性选择合适的电容范围，电容大会使信号损失，对信号起调制作用，引起干扰。

7 反向漏电流ID

当额定反向工作电压VWM 加于TVS两极时，TVS处于反向关断状态，流过TVS 的电流称为反向漏电流，ID值应小于或等于其反向漏电流。

TVS二极管的应用：

╬ TVS在电源线路的应用

直流电源的防雷电路使用瞬态抑制二极管(TVS)时，一般还需要与压敏电阻、气体放电管GDT等通流容量大的器件配合使用。压敏电阻MOV 属于高能量保护器件。该电路采用二级防护，巧妙的利用电感L做电路延时，达到防护器件分级启动的目的。当浪涌来临时，电感L会使浪涌波头产生延迟。利用这个延迟，可以保证TVS先启动，把电压钳位到合理范围，而不至于损坏后续电路。因为压敏电阻的响应时间较TVS长，它这时才启动，将大能量脉冲泄放到地。在正常情况下，这样一个两级相互配合的电路，能够起到很好的保护效果。