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TVS瞬态抑制二极管选型指南

更新时间:2019-04-19 来源:www.dowosemi.cn

一、TVS二极管工作原理

TVS(Transient Voltage Suppressors)二极管,即瞬态电压抑制器,又称雪崩击穿二极管,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二极管有单向与双向之分,单向TVS二极管一般应用于直流供电电路,双向TVS二极管应用于电压交变的 电路。当应用于直流电路时,单向TVS二极管反向并联于电路中,当电路正常工作时,TVS二极管处于截止状态(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二极管击穿电压时,TVS二极管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二极管阻值又恢复为高阻态。 

TVS管工作原理.JPG

东沃(DOWO)供应的TVS二极管产品从封装形式可分为10类:

• 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二极管特性特点

• 采用半导体工艺制成,具有很高的可靠性,无损坏极限;

• 玻璃钝化工艺,精准的导通电压;

• 瞬态功率大,低电容、低漏电流,箝位电压易控制;

• 快速响应时间:通常小于1.0PS;

• 优良的钳位能力,击穿电压偏差小;

• 电压精度高,在特殊应用场合,通过工艺或参数筛选可达到更高的精度;

• 体积小,易安装;

• 单向和双向单元;

• 在 10/1000μs波形下瞬态功率可达200W-30000W,甚至更高;

• 工作电压范围3.3V~600V,甚至更高;

• 封装形式多样化,贴片封装:SOD-123、SMA /DO-214AC、SMB/DO-214AA、SMC/DO-214AB、DO-218AB等,直插封装:DO-41、DO-15、DO-201、R/P-600等; 

• 无卤化,符合RoHS;

三、TVS二极管选型指南

1)要确定被保护电路中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管的额定瞬态功率要大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率;

3)TVS管的截止电压要大于被保护电路的最高工作电压;

4)TVS管的最大钳位电压要小于后级被保护电路中的损坏电压;

5)确定好TVS管最大箝位电压后,其峰值脉冲电流要大于瞬态浪涌电流;

6)对于数据接口的电路保护,还需注意选取具有合适电容的TVS二极管。比如:当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的TVS管;

TVS管参数.jpg

四、TVS二极管参数详解

• VRWM :截止电压, TVS二极管的最高工作电压,可连续施加而不引起TVS二极管劣化或损坏状态下,达到的最大的直流电压或交流峰值电压。 在VRWM下,TVS二极管是不工作的,不导通。

• VC:钳位电压,施加规定波形的峰值脉冲电流IPP时,TVS二极管两端测得的峰值电压。

• VBR:击穿电压,是TVS管的最小雪崩电压。指在V-I特性曲线上,在规定的脉冲直流电流IT或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS两端的电压。

• IR:漏电流,亦称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下,流过TVS二极管的最大电流,其值是在截止电压下测量的。

• IPP: 峰值脉冲电流,一般在10/1000μs电流波形下的峰值。

• IT:测试电流。

• C:电容值,对于同功率等级的TVS管而言,电压越低电容值就越大。在通信线路的防护中,尤其要注意TVS管的电容值。

• 封装形式:从TVS管的封装形式,可以看出其功率大小。TVS管的芯片面积直接决定其功率等级。

五、TVS二极管选型注意事项

1)规格书手册给的只是特定脉宽下的吸收功率峰值,而实际电路中的脉冲宽度是变化不定,心里要有个数,对宽脉冲要降额应用;

2)对于小电流负载电路的保护,要有意识地增加限流电阻;

3)要注意TVS二极管的稳态平均功率是否在安全范围之中;

4)要考虑温度变化,正常而言,瞬态抑制二极管在-55°C到150°C之间工作,电路中温度比较高的情况下要降额应用;

5)TVS瞬态抑制二极管的引线长短,要与被保护线路相对。

6)针对数据接口或通信线路中的防护,要尽可能选取电容值比较小的TVS二极管。

7)直流保护电路大多选单向TVS管,交流保护电路大多选双向TVS管、多路保护电路选TVS阵列器件,大功率保护电路选专用保护模块。

8)在使用TVS管过程中,考虑到TVS的离散性,尽量减少串/并数量。

六、TVS二极管典型应用

TVS二极管由于具有极快的响应速度,低钳位电压,精准电压等优点,因而应用于对保护器件要求比较高的场合领域,汽车电子、家电、工业控制、照明,通信、医疗等行业,如DC电源线,RS485接口,通信电源,I/O口等。

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