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TVS瞬态抑制二极管选型指南

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来源:发布日期 2020-08-25 15:53:51浏览:-
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tvstransientvoltagesuppressors),即瞬态电压抑制器,又称雪崩击穿二极管。它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有单向与双向之分,单向tvs一般应用于直流供电电路,双向tvs应用于电压交变的电路。如图1所示,应用于直流电路时单向tvs反向并联于电路中,当电路正常工作时,tvs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(雪崩)击穿电压时,tvs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阻值又恢复为高阻态。  


tvs-xuanxing-1

tvs瞬态抑制二极管的特点  

1tvs内部芯片为半导体硅材料,采用半导体工艺制成,具有较高的可靠性。  

2tvs具有较低的动态内阻,钳位电压低。  

3tvs较其他过压保护器件,具有较快的响应速度。  

4tvs电压精度高,击穿电压一般为±5%的偏差,在特殊应用场合,还可以通过工艺改善或参数筛选达到更高的精度。  

5tvs封装多样化,贴片封装有sod-123sma(do-214ac)smb(do-214aa)smc(do-214ab)do-218ab等,插件封装有do-41do-15do-201p-600等。  

6tvs10/1000μs波形下瞬态功率可达200w~30000w,甚至更高。在8/20μs波形下瞬态峰值脉冲电流可达3ka6ka10ka16ka20ka甚至更高。工作电压范围可从3.3v~600v,甚至更高。  

tvs瞬态抑制二极管的典型应用  

tvs由于具有响应速度快,钳位电压低,电压精准等优点,因而应用于对保护器件要求较高的场合,如汽车电子、工业控制、照明,通信等行业,如dc电源线,rs485接口,通信电源,i/o口等。图4至图6是一些典型应用案例。 

TVS二极管产品列表

tvs瞬态抑制二极管的电性参数  

1vrwm截止电压,ir漏电流vrwm-截止电压,tvs的最高工作电压,可连续施加而不引起tvs劣化或损坏的最大的直流电压或交流峰值电压。在vrwm下,tvs呈现高阻态,认为是不工作的,即是不导通的。  

ir-漏电流,也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下,流过tvs的最大电流。tvs的漏电流一般是在截止电压下测量,对于某一型号tvs,ir应在规定值范围内。  

vrwmir测试回路如图7所示,对tvs两端施加电压值为vrwm,从电流表中读出的电流值即为tvs的漏电流ir,其中虚线框表示单向tvs测试回路。如对于我司型号为smbj5.0atvs,当加在tvs两端的电压为5vdc时,流过tvs的电流应小于800μa。对于同功率和同电压的tvs,在vrwm≤10v时,双向tvs漏电流是单向tvs漏电流的2倍。  

2vbr击穿电压击穿电压,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。  

对于低压tvs,由于漏电流较大,所以测试电流选取的it较大,如smbj5.0a,测试电流it选取10mavbr测试电路如图8所示,使用脉冲恒流源对tvs施加it大小的电流时,读出tvs两端的电压则为击穿电压。电流施加时间应不超过400ms,以免造成tvs受热损坏。测量时,vbr落在vbrmin.vbrmax.之间视为合格品。  

3ipp峰值脉冲电流/vc钳位电压ipp,峰值脉冲电流,给定脉冲电流波形的峰值。tvs一般选用10/1000μs电流波形。  

vc,钳位电压,施加规定波形的峰值脉冲电流ipp时,tvs两端测得的峰值电压。  

ippvc是衡量tvs在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数,这两个参数是相互联系的。对于tvs在防雷保护电路中的钳位特性,可以参考vc这个参数。对于相同型号tvs,在相同ipp下的vc越小,说明tvs的钳位特性越好。tvs的耐脉冲电流冲击能力可以参考ipp,同型号的tvsipp越大,耐脉冲电流冲击能力越强。  

单向与双向TVS二极管

tvs选型注意事项  

1.最高工作电压vrwm  

在电路正常工作情况下,tvs应该是不工作的,即处于截止状态,所以tvs的截止电压应大于被保护电路的最高工作电压。这样才能保证tvs在电路正常工作下不会影响电路工作。但是tvs的工作电压高低也决定了tvs钳位电压的高低,在截止电压大于线路正常工作电压的情况下,tvs工作电压也不能选取的过高,如果太高,钳位电压也会较高,所以在选择vrwm时,要综合考虑被保护电路的工作电压及后级电路的承受能力。  

2.tvs功率选型  

产品的额定瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率,具体可参照如下计算方法。  

3.vc钳位电压  

tvs钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压,大多数tvsvcvbripp都成正比。对于同一功率等级的tvs,其击穿电压越高vc也越高。  

4.ir漏电流  

在一些低功耗电路或高精度采集电路中,ir过大可能导致电路功耗过大或信号的采集精度超标。因低压(vrwm10vtvsir较大,如果后级电路耐受能力较强的话,尽量选择10v或以上的tvs;如果后级电路耐受能力不足,需要选择小ir且低电压的tvs,我司也可以提供这类产品。  

TVS二极管工作图1

5.结电容  

tvs的结电容一般在几十皮法至几十纳法。对于同一功率等级的tvs,其电压越低,电容值越大。在一些通信线路中,要注意tvs的结电容,不能影响电路正常工作。  

6.封装形式  

tvs的功率从封装形式上也可以体现,封装体积越小,其功率一般也越小,因为tvs的芯片面积直接决定了tvs瞬态抑制二极管产品的功率等级。电路工程师可根据电路设计及测试要求选择合适封装的tvs器件。  

 

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