TVS管参数介绍及选型

ShenzhenDJNOptronicsCo.,Ltd深圳市帝晶光电科技有限公司日期：2017-5-16TVS管参数介绍及选型专题报告汇报人：黄顾ShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdShenzhenDJNOptronicsCo.,Ltd深圳市帝晶光电科技有限公司TVS管原理介绍TVS管与二极管的区别TVS管选型要求ShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdTVS（TransientVoltageSuppressor）瞬态电压抑制器。当两极受到反向瞬态高能量冲击时，能以10的负12次方秒量级的速度，将两极间的高阻抗变为低阻抗，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件。在浪涌电压作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿，随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被钳位到预定的最大钳位电压VC以下，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；TVS管有单向与双向之分，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。1、TVS管的原理介绍单向TVS管特性曲线双向TVS管特性曲线ShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdTVS管的参数介绍1、反向截止电压VRWM与反向漏电流IR：反向截止电压VRWM表示TVS管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。2、击穿电压VBR：TVS管通过规定的测试电流时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压。3、脉冲峰值电流IPP：TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流（8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小，一般是几A～几十A。4、最大箝位电压VC：TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。1、TVS管的原理介绍ShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdShenzhenDJNOptronicsCo.,Ltd5、脉冲峰值功率Pm：脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积，即Pm=IPP*VC；在给定的最大钳位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流承受能力越大，在给定的功耗PM下，钳位电压越低，其浪涌电流的承受能力越大；另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形，持续时间和环境温度有关：典型的脉冲波形持续时间为1ms，当施加到二极管上的脉冲波形持续时间小于TP，则随着TP的减小脉冲峰值功率增加；TVS所能承受的瞬态脉冲式不重复的，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积可能损坏TVS。6、稳态功率P0：TVS管也可以作稳压二极管用，这时要使用稳态功率。7、极间电容Cj：与压敏电阻一样，TVS管的极间电容Cj也较大，且单向的比双向的大，功率越大的电容也越大，极间电容会影响TVS的响应时间。8、峰值电流波形：A、正弦半波B、矩形波C、标准波（指数波形）D、三角波TVS峰值电流的试验波形采用标准波（指数波形），由TR/TP决定。峰值电流上升时间TR:电流从0.1IPP开始达到0.9IPP的时间。半峰值电流时间TP：电流从零开始通过最大峰值后，下降到0.5IPP值的时间。下面列出典型试验波形的TR/TP值：EMP波：10ns/1000ns闪电波：8μs/20μs标准波：10μs/1000μs1、TVS管的原理介绍ShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdShenzhenDJNOptronicsCo.,Ltd2、TVS管和二极管的区别稳压二极管的原理稳压二极管(又叫齐纳二极管)，是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件，在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定。稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。TVS管与稳压二极管的区别TVS管和稳压管一样，也是反向应用的。其中VR称为最大转折电压，是反向击穿之前的临界电压。VB是击穿电压，其对应的反向电流IT一般取值为1mA。VC是最大箝位电压，当TVS管中流过的峰值电流为IPP的大电流时，管子两端电压就不再上升了。因此TVS管能够始终把被保护的器件或设备的端口电压限制在VB～VC的有效区内。与稳压管不同的是，IPP的数值可达数百安培，而箝位响应时间仅为1×10-12s。TVS的最大允许脉冲功率为PM=VCIPP，且在给定最大钳位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大。ShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdShenzhenDJNOptronicsCo.,Ltd2、TVS管和二极管的区别作为二者的共同点，它们都可以用来稳压，并且都工作在反向截止状态下，其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。但是TVS管齐纳击穿电流更小，大于10V的稳压只有1mA，相对来说齐纳二极管击穿电流要大不少，但是齐纳二极管稳压精度可以做的比较高。而且TVS管强调的是瞬态响应，所以其时间参数就很重要了，也就是说稳压二极管的响应时间通常要比TVS管的慢。同时TVS管的功率较大，而稳压管的功率较小。ShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdShenzhenDJNOptronicsCo.,Ltd3、TVS管选型要求TVS管的选型要求1、TVS的最大反向钳位电压VC应小于被保护电路的损坏电压；2、TVS的额定反向关断电压VWM要大于或等于被保护电路的最大工作电压，若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作；3、交流电压只能用双向TVS；4、在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功率PM必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率，在确定了最大钳位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流；5、结电容是影响TVS在高速线路中使用的关键因素，在这种情况下，一般用一个TVS管和一个快恢复二极管以背对背的方式连接，由于快恢复二极管有较小的结电容，因而二者串联的等小电容也较小，可以满足高频使用的要求；6、需要考虑降额使用的应用；应用场合：功率开关电路；整流二极管（与之同向）；电源变压器；防直流电源反接或电源通断时产生的瞬时脉冲；抑制电机，断电器线圈，螺线管等感性负载产生的瞬时脉冲电压；控制系统的输入输出端；ShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdShenzhenDJNOptronicsCo.,Ltd3、TVS管选型要求使用注意事项：1、对瞬变电压的吸收功率峰值与瞬变电压脉冲宽度间的关系，手册给的只是特定脉宽下的吸收功率峰值，实际线路中的脉冲宽度则变化莫测，事前要有估计，对宽脉冲应降额使用；2、对小电流负载的保护，可有意识地在电路中增加限流电阻，只要限流电阻的阻值合适，不会影响线路的正常工作，但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小，这就有可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载电路进行保护；3、对重复出现的瞬变电压的抑制，要注意TVS管的稳态平均功率是否在安全范围之内；4、环境温度升高时要降额使用，TVS管的引线长短，它与被保护线路的相对距离；ShenzhenDJNOptronicsCo.,LtdShenzhenDJNOptronicsCo.,Ltd深圳市帝晶光电科技有限公司感谢您的关注！