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TVS管原理和特性
瀏覽次數:427 次  發布時間:2017-04-08  

瞬態二極管【TVS|Transient Voltage Suppressor】

是一種二極管形式(齊納二極管的進化)的高效能?;て骷?。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時,它能以極快的速度,將其兩極間的高阻抗變為低阻抗,吸收電源和信號線上的浪涌功率,使兩極間的電壓箝位于一個預定值。

雙向TVS和單向TVS

單向TVS和就特性而言和齊納管較類似,只能吸收正向的浪涌電壓脈沖,一般只用于直流電路(且沒有反接和負向脈沖)。

雙向TVS可在正反兩個方向吸收浪涌電壓脈沖,實現了對電壓的鉗制,雙向TVS用途較廣(直流,交流均可用)。

看下圖對比更清晰一些:


TVS管特點:

優點:響應時間快、瞬態功率大、漏電流低、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優點。
缺點:擊穿電壓較低,價格較貴。
與MOV的對比結果:


TVS管參數:

1) 擊穿電壓【V(BR)】
TVS在發生擊穿的區域內,在規定的試驗電流I(BR)下,測得器件兩端的電壓稱為擊穿電壓。
2) 最大反向脈沖峰值電流【I.PP】
在擊穿時【規定的脈沖條件下】器件允許通過的最大脈沖峰值電流。

我們要注意這個參數,因為瞬態脈沖功率的最大值=IPP×最大箝位電壓VC(MAX)。要保證TVS能夠正常工作,需要確認額定瞬態脈沖功率PPR大于最大瞬態浪涌功率。

實際上峰值電流的試驗波形采用標準波(指數波形),由TR/TP決定。
峰值電流上升時間TR:電流從0.1IPP開始達到0.9IPP的時間。
半峰值電流時間TP:電流從零開始通過最大峰值后,下降到0.5IPP值的時間。

3) 最大反向工作電壓【VRWM】

TVS?;さ緶飯討?,在規定的反向電流下,TVS兩端的電壓值稱為最大反向工作電壓VRWM。
一般VRWM=(0.8~0.9)V(BR)。在這個電壓下,器件的功率消耗很小。我們一般設計的時候要選擇VRWM大于16V的器件。
4)最大箝位電壓【VC(max)】
在脈沖峰值電流Ipp 作用下器件兩端的最大電壓值稱為最大箝位電壓。使用時,應使VC(max )不高于被?;て骷淖畬笤市戇踩繆?。最大箝位電壓與擊穿電壓之比稱為箝位系數。
5、 反向脈沖峰值功率PPR
TVS的PPR取決于脈沖峰值電流IPP和最大箝位電壓VC(max),除此以外,還和脈沖波形、脈沖時間及環境溫度有關。
當脈沖時間Tp一定時,PPR=K1×K2×VC(max)×Ipp,式中K1為功率系數,K2為功率的溫度系數。
典型的脈沖持續時間Tp為1MS,當施加到瞬態電壓抑制二極管上的脈沖時間tp 比標準脈沖時間短時,其脈沖峰值功率將隨tp 的縮短而增加。

TVS的反向脈沖峰值功率PPR與經受浪涌的脈沖波形有關,用功率系數K1表示:E=∫i(t)?V(t)dt,式中:i(t)為脈沖電流波形,V(t) 為箝位電壓波形。

這 個額定能量值在極短的時間內對TVS是不可重復施加的。但是,在實際的應用中,浪涌通常是重復地出現,在這種情況下,即使單個的脈沖能量比TVS器件可承 受的脈沖能量要小得多,但若重復施加,這些單個的脈沖能量積累起來,在某些情況下,也會超過TVS器件可承受的脈沖能量。因此,電路設計必須在這點上認真 考慮和選用TVS器件,使其在規定的間隔時間內,重復施加脈沖能量的累積不至超過TVS器件的脈沖能量額定值。

6、 電容CPP
TVS的電容由硅片的面積和偏置電壓來決定,電容在零偏情況下,隨偏置電壓的增加,該電容值呈下降趨勢。電容的大小會影響TVS器件的響應時間。

7、 漏電流IR

當最大反向工作電壓施加到TVS上時,TVS管有一個漏電流Ir,在汽車電子中,這個參數影響到靜態電流。

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