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  • TVS瞬態抑制二極管參數知識指南
    • 發布時間:2021-08-26 17:25:34
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    TVS瞬態抑制二極管參數知識指南
    一、TVS 二極管工作原理 TVS(Transient Voltage Suppressors)二極管,即瞬態電壓抑制器,又稱雪 崩擊穿二極管,是采用半導體工藝制成的單個 PN 結或多個 PN 結集成的器件。 TVS 二極管有單向與雙向之分,單向 TVS 二極管一般應用于直流供電電路,雙 向 TVS 二極管應用于電壓交變的電路。當應用于直流電路時,單向 TVS 二極管 反向并聯于電路中,當電路正常工作時,TVS 二極管處于截止狀態(高阻態), 不影響電路正常工作。當電路出現異常過電壓并達到 TVS 二極管擊穿電壓時, TVS 二極管迅速由高電阻狀態突變為低電阻狀態,泄放由異常過電壓導致的瞬時 過電流到地,同時把異常過電壓鉗制在較低的水平,從而保護后級電路免遭異常 過電壓的損壞。當異常過電壓消失后,TVS 二極管阻值又恢復為高阻態。
    TVS瞬態抑制二極管
    TVS 二極管產品從封裝形式可分為 10 類:
    • DO-218AB:SM5S、SM6S、SM8S、SM8SxxCA;
    • SMA/DO-214AC:SMAJ、P4SMA、TPSMAJ、SMA6J、TPSMA、SACA;
    • SMB/DO-214AA:SMBJ、P6SMB、TPSMBJ、SMB10J、SACB、1.0SMB、 TPSMB;
    • SMC/DO-214AB:1.5SMC、SMCJ、TPSMCJ、SMDJ、TPSMDJ、5.0SMDJ、 TP5.0SMDJ、TPSMC;
    • SOD-123:SMF、TPSMF、SMF4L、SMF3.3A、SMF3V3A;
    • DO-41:P4KE;
    • DO-15:SA、P6KE、SAC;
    • DO-201:1.5KE、LCE;
    • R-6/P600:3KP、5KP、LDP、15KP、30KP;
    • NA:KA
    二、TVS 二極管特性特點
    • 采用半導體工藝制成,具有很高的可靠性,無損壞極限;
    • 玻璃鈍化工藝,精準的導通電壓;
    • 瞬態功率大,低電容、低漏電流,箝位電壓易控制;
    • 快速響應時間:通常小于 1.0PS;
    • 優良的鉗位能力,擊穿電壓偏差小;
    • 電壓精度高,在特殊應用場合,通過工藝或參數篩選可達到更高的精度;
    • 體積小,易安裝;
    • 單向和雙向單元;
    • 在 10/1000μs 波形下瞬態功率可達 200W-30000W,甚至更高;
    • 工作電壓范圍 3.3V~600V,甚至更高;
    • 封裝形式多樣化,貼片封裝:SOD-123、SMA /DO-214AC、 SMB/DO-214AA、SMC/DO-214AB、DO-218AB 等,直插封裝:DO-41、 DO-15、DO-201、R/P-600 等;
    • 無鹵化,符合 RoHS;
    三、TVS 二極管選型指南
    1)要確定被保護電路中的最大直流或連續工作電壓,電路的額定標準電壓和“高 端”容限;
    2)TVS 管的額定瞬態功率要大于電路中可能出現的最大瞬態浪涌功率;
    3)TVS 管的截止電壓要大于被保護電路的最高工作電壓;
    4)TVS 管的最大鉗位電壓要小于后級被保護電路中的損壞電壓; 5)確定好 TVS 管最大箝位電壓后,其峰值脈沖電流要大于瞬態浪涌電流;
    6)對于數據接口的電路保護,還需注意選取具有合適電容的 TVS 二極管。比如: 當信號頻率或傳輸速率較高時,應選用低電容系列的 TVS 管;
    四、TVS 二極管參數詳解
    TVS瞬態抑制二極管
    • VRWM :截止電壓, TVS 二極管的最高工作電壓,可連續施加而不引起 TVS 二極管劣化或損壞狀態下,達到的最大的直流電壓或交流峰值電壓。 在 VRWM 下,TVS 二極管是不工作的,不導通。
    • VC:鉗位電壓,施加規定波形的峰值脈沖電流 IPP時,TVS 二極管兩端測得的 峰值電壓。
    • VBR:擊穿電壓,是 TVS 管的最小雪崩電壓。指在 V-I 特性曲線上,在規定的 脈沖直流電流 IT 或接近發生雪崩的電流條件下測得 TVS 兩端的電壓。
    • IR:漏電流,亦稱待機電流。在規定溫度和最高工作電壓條件下,流過 TVS 二 極管的最大電流,其值是在截止電壓下測量的。
    • IPP: 峰值脈沖電流,一般在 10/1000μs 電流波形下的峰值。
    • IT:測試電流。
    • C:電容值,對于同功率等級的 TVS 管而言,電壓越低電容值就越大。在通信 線路的防護中,尤其要注意 TVS 管的電容值。
    • 封裝形式:從 TVS 管的封裝形式,可以看出其功率大小。TVS 管的芯片面積 直接決定其功率等級。
    五、TVS 二極管選型注意事項
    1)規格書手冊給的只是特定脈寬下的吸收功率峰值,而實際電路中的脈沖寬度 是變化不定,心里要有個數,對寬脈沖要降額應用; 2)對于小電流負載電路的保護,要有意識地增加限流電阻;
    3)要注意 TVS 二極管的穩態平均功率是否在安全范圍之中;
    4)要考慮溫度變化,正常而言,瞬態抑制二極管在-55°C 到 150°C 之間工作, 電路中溫度比較高的情況下要降額應用;
    5)TVS 瞬態抑制二極管的引線長短,要與被保護線路相對。
    6)針對數據接口或通信線路中的防護,要盡可能選取電容值比較小的 TVS 二極 管。
    7)直流保護電路大多選單向 TVS 管,交流保護電路大多選雙向 TVS 管、多路 保護電路選 TVS 陣列器件,大功率保護電路選專用保護模塊。
    8)在使用 TVS 管過程中,考慮到 TVS 的離散性,盡量減少串/并數量。
    六、TVS 二極管典型應用 TVS 二極管由于具有極快的響應速度,低鉗位電壓,精準電壓等優點,因而應用 于對保護器件要求比較高的場合領域,汽車電子、家電、工業控制、照明,通信、 醫療等行業,如 DC 電源線,RS485 接口,通信電源,I/O 口等。
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