TVS管的反向关断电压VRWM与最大工作电压关系
扫描二维码
随时随地手机看文章
一、TVS管的介绍
(1)TVS是干精细活的防护器件,主要应用于ESD、7637、浪涌等EOS的防护等;
(2)瞬态电压抑制具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力;
(3)不导通阶段--处于关断状态呈现高阻抗:电流变化很小,电压不断上升;
(4)导通阶段-浪涌冲击电压从高阻抗转变为地阻抗吸收浪涌功率:电压上升、电流上升;
(5)前卫阶段:电压上升缓慢、电流急剧上升;
(6)各类防护器件比较:
![图片](/uploads/47285/669e6ae6d80eb.png)
图片
二、TVS管的参数
![图片](/uploads/47285/669e6ae72e6bf.png)
图片
1、工作原理:
(1)0-Vrwm:TVS管与电路并联使用,在电路工作电压时TVS管处于关断呈现高阻抗;
(2)Vbr阶段:在浪涌电压的作用下,TVS管的电压有额定反向关断电压上升到击穿电压而被击穿;
(3)Vc阶段:随着击穿电流的出现,流过TVS管的电流将达到峰值脉冲电流,同时爱其两端的电压被前卫到预定的最大前卫电压以下;
(4)其后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极间的电压也不断下降,最后恢复到初态,这就是TVS管抑制可能出现的浪涌脉冲干扰,保护电路的过程。
![图片](/uploads/47285/669e6ae76fe6c.png)
图片
(5)TVS管相关参数
Vrwm:可承受电压,反向关断电压
Irwm:在工作电压下测得的流过TVS管的最大电流;---工作电压的静态功耗问题
Vbr:击穿电压:当IR达到1mA时的最大工作电压,此时TVS管的阻抗骤然降低,处于雪崩击穿转态;
VC:最大钳位电压:当TVS管承受瞬态高能量冲击时,管子中流过过大电流,峰值电流IPP,端电压有VBR上升到VC值就不在上升了,从而实现了保护作用;
Cj:结电容,信号端口需要考虑:测试条件是在1MHZ频率下测得的;
三、TVS管的选型
![图片](/uploads/47285/669e6ae7aeaa7.png)
图片
1、TVS管的反向关断电压VRWM与最大工作电压关系如下:
直流供电:V RWM ≥V工作
交流供电:V RWM ≥V 工作 *1.414
2、浪涌测试的TVS管的选型----考虑温度降额
![图片](/uploads/47285/669e6ae8018ea.png)
图片
3、TVS管的功率换算:
以TPSMB36A 为例
给的功率是在10/1000us的PPM功率,当测试ESD的测试时,ESD的测试脉冲波形为30ns,就是说找到对应的脉宽,与其对应的PPM,看是否符合要求;
![图片](/uploads/47285/669e6ae82bcf1.png)
图片
![图片](/uploads/47285/669e6ae896157.png)
图片
![图片](/uploads/47285/669e6ae94ccbb.png)
图片
4、信号的TVS管结电容的选型
一定要注意传输信号频率或传输速率。当信号频率或传输速率较高时,营选用 低电容系列的关系,TVS管结电容容值限制与信号传输速率对应关系如图:
![图片](/uploads/47285/669e6ae9a11b7.png)
图片
工作的频率不能超过其对应的容值。
四、TVS管的应用
1、当低电容系列不满足要求时,应通过串联高速二极管组成的桥电路降低电容
![图片](/uploads/47285/669e6ae9cff98.png)
图片
2、芯片ESD的防护
在信号接口进行浪涌或静电防护设计时,如果TVS的残压 过高,导致芯片不能承受时,可以在TVS后面信号上串联电阻进行,从而降低芯片上所到的残压
![图片](/uploads/47285/669e6aea0948b.png)
图片
当TVS管的钳位电压选择最小的型号,也不能满足芯片或IC的工作电压时:
(1)VRWM≥5V
(2)VC=VR+V芯片
3、在信号接口进行浪涌防护设计时,如果TVS功率不够时,可以采用前面加功率电阻(或者PTC)进行分压限流,从而降低TVS管上所承受瞬态能量。
![图片](/uploads/47285/669e6aea34365.png)
图片
当TVS管的前端泄放电流很大时,TVS管无法承受时,可以在其前端增加功率电阻降低TVS管承受的IPP电流
(1)V/Rs>IPP电流时
(2)V/(Rs+R)来满足TVS管的IPP;
4、在信号接口进行浪涌防护设计时,如果雷电能量特别大时,这时可以采取压敏电阻+退耦电感+TVS管方式进行;
![图片](/uploads/47285/669e6aea72be0.png)
图片
UTVS管的残压+U电感≥u
U电感=L*di/dt i时0-IMAX t:V的上升时间
5、在电源接口进行浪涌防护设计时,如果雷电能量特别大时,这时可以采取压敏电阻+退耦电感+TVS管方式进行;
![图片](/uploads/47285/669e6aeaa5d8f.png)
图片
UTVS管的残压+U 电感 ≥u压敏电阻的电压(大电流电压)
U 电感 =L*di/dt i时0-IMAX t:V的上升时间
五、PCB应用中的注意事项
1、防护器件靠近接口位置
![图片](/uploads/47285/669e6aeac8dee.png)
图片
2、防护器件靠近接口位置,走线需要短,尤其是信号的ESD防护器件
![图片](/uploads/47285/669e6aeaf0214.png)
图片
3、接口进行ESD防护设计,TVS管防护器件到信号走线以及GND的PCB走线需要尽可能地短,案例分析:
![图片](/uploads/47285/669e6aeb3628e.png)
图片
图中看书TVS地两端已经是90V,如果TVS管的千位电压为10V,那施加在IC上的电压就是90+10=100V,此时就失去了TVS管的作用。
![图片](/uploads/47285/669e6aeb66ecf.png)
图片
4、其中雷击测试中,较为常见的PCB走线宽度:
![图片](/uploads/47285/669e6aebb1e52.png)
图片
5、DC24V的端口防护:7637-5a
![图片](/uploads/47285/669e6aec13352.png)
图片
6、232接口防护:
![图片](/uploads/47285/669e6aec40916.png)
图片
7、USB3.0接口防护
![图片](/uploads/47285/669e6aec6cad7.png)
图片
D3D4需要结电容很小;
8、POE接口
![图片](/uploads/47285/669e6aec996bd.jpg)
图片
D1与 V1共模对滴防护
差模防护:TVS5用作电源防护,后加压敏电阻(精细+粗略)
TVS1-TVS4在查分线上注意结电容的大小;
9、浪涌测试的TVS管的选型----考虑温度降额
![图片](/uploads/47285/669e6aecc03be.png)