咱还是接着聊tvs管。前面讲了tvs管的关键参数,和稳压管的区别以及tvs管如何选型,常规的知识点已经讲的差不多了。今天我们就聊点不那么常见,至少你百度上不太容易搜到,但又很重要的知识点。
一道面试题
照例,先抛出来一道面试题:“选择多大功率的tvs管才算合适?”。关于tvs功率的选择,不晓得之前你考虑过没。反正我这边是感觉网上关于tvs管参数、选型等文章比较多,但关于tvs管功率计算及功率选型的文章比较少。但往往在这些点上更能体现面试者的功力。
tvs的pppm
研究过tvs规格书的同学,对于上面的曲线一定不陌生。不管是哪个品牌,规格书上一定会详细罗列vrwm、vbr、vcl、ipp等,但还有个pppm不晓得你注意过没有,它在表格中不会体现,通常是混杂在特性描述或大段的文字说明中。
如下图,在关键特性表格中不会出现pppm;
如下图,某tvs规格书的总体概述中隐藏着pppm:
在另一份tvs规格书,pppm则包含在features中:
pppm到底是什么?
pppm:maximum peak pulse power,最大峰值脉冲功率,说直白些,就是最大瞬态脉冲功耗。读过tvs管如何选型的同学应该记得里面有讲过峰值脉冲电流ipp,从名字上看前面相同,两者有怎样的关系呢?
pppm和ipp之间有怎样的关系?
如下面公式所示:
vcl就是我们前面文章中提到的钳位电压。
10/1000us电流波形
细心的同学会发现:为什么在上面介绍pppm时都会说明前置条件“ 10/1000us?
因为ipp的数值是在给定脉冲电流波形下的形成的,而这个给定脉冲电流通常是10/1000us。因为pppm=vclxipp,所以pppm也有波形的前置条件。
又有同学好奇:10/1000us波形是什么?这里不做具体展开了,简单贴一幅图。
tr:电流波形从峰值(ippm)的10%上升至90%所消耗的时间;
td:电流波形从开始到波形下降至峰值(ippm)的一半所消耗的时间。
10/1000us波形就是tr=10us,td=1000us所对应的波形。
如果这篇文章仅把pppm介绍到这里,有些太浮于表面,不符合硬件微讲堂的调性。我们需要再深入一步。
电流波形变化后,pppm会怎样?
当然。前面说了vppm有前置条件:给定波形10/1000us。如果测试波形发生调整,vppm数值也相应变化。
如果给定电流波形调整为8/20us,pppm会怎样?
为了更有说服力,我们以st的tvs管smbj5.0ca为分析对象。规格书明确写明pppm=600w@10/1000us波形,如下图所示。
在规格书中发现有ppp-tp的曲线图,如下图所示:
不晓得你看过上图后,是否能够得出8/20us波形对应的pppm是多少的答案。如果没有,请继续往下,我们一起分析下这幅图。
请跟随我的步伐,从①开始看:
①时间轴找到1ms,即1000us处,向上对应曲线;
②查看1000us处对应的pppm为600w;
③明确该600w对应的是10/1000us电流波形;
④时间轴找到20us,向上对应曲线;
⑤查看20us处对应的pppm为4000w;
⑥明确该4000w对应的是8/20us电流波形。
注意:横坐标时间轴是tp,表征脉冲的持续时间,相当于10/1000us波形中的td,而不是单纯的时间t。
tvs管的功率选型
前面我们研究了结合pppm-tp曲线,根据测试波形的不同去识别不同条件下tvs管的功率。下一步我们讨论本文最为关键的问题:如何确定我们选择的tvs管功率是否合适?
搞清楚这个问题前,我们需要明确前置条件:
①测试波形是哪个;
②测试电压是多少,计为utest;
③测试发生器的内阻是多少,计为rtest。
通过ut和rt,我们可以轻松地计算出实际电路中最大的测试电流itest。
如果要让tvs管在测试过程中顺利泄放能量(电流),tvs上需要通过的功率ptest,约为:
所以,我们需要确保所选的tvs管在该测试波形下的pppm要大于ptest。注意该测试波形是不是10/1000us波形。如果不是,需要根据上一小节的方法做换算pppm。
总结
今天要讨论的问题差不多了,2000多字,干货满满!!我们来梳理下今天都讨论了哪几个问题,答案请在文章查找。
①pppm到底是什么?
②pppm和ipp之间有怎样的关系?
③为什么pppm会有10/1000us波形的前置条件?
④10/1000us波形是什么?
⑥如果前置条件变化,pppm会怎样?
⑦如何确定我们选择的tvs管功率是否合适?
以上讨论内容,都是基于我的理解。如果有哪里不合适的,欢迎留言指正,谢谢!
来源: 本文转载自硬件微讲堂
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