选择理想TVS二极管的考虑因素主要有哪几点

每个电子电路或者电子设备都需要进行保护,其目的不仅是为了保护设备,有的时候是为了保护人们的安全。因为设备失效或者损坏是可能会危及到使用者的人身安全。
电路保护器件可保护敏感的电路器件免受因过压、过流、浪涌、静电放电 (esd) 和其他可能由不规则电流引起的灾难性事件而造成的损害。
tvs 二极管是最常用的一种电路保护器件之一。
瞬态电压抑制二极管 (tvs 二极管) 的主要功能是抑制可能对元器件造成损坏的瞬间过电压。当tvs管两端经受瞬间的高能量冲击时,tvs能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗,以吸收一个瞬间大电流,把它的两端电压箝制在一个预定的数值上,从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。
作为保护电路正常工作的保护器件,选择最合适的 tvs 二极管需要深思熟虑。选择理想tvs二极管的考虑因素主要以下几点:
01
设备的使用环境
选择tvs管时,首先根据需要保护设备的工作环境来选择,比如设备的工作电压、额定的工作温度、环境温度、工作电流等外部条件。
02
tvs的击穿电压vbr
从上图可以看出,击穿电压是电流开始随电压增加急剧变大的电压点。在外部电压高于击穿电压的时候,电流迅速增加,tvs管导通。
一般来说,任何电路保护器件都会有一个固定的击穿电压水平。这是电路中电压的控制级别。 在确定合适的击穿电压时,必须确保最大击穿电压高于最大额定隔离水平。另一方面,应注意确保最大击穿电压不超过输出电容器的绝对最大额定值。
03
钳位电压vc
钳位电压是从击穿电压开始到器件能承受的最大电压之间的电压。指在特定的ipp电流时,浪涌经过tvs钳位住的电压。 最大的钳位电压vc要小于电路中最大的工作电压。这里比较容易理解:tvs管导通后将高电压固定钳位到一定的电压水平,若此时的钳位电压仍然大于电路的最大工作电压,仍然是会将电路损坏的。
04
最大工作电压v(rwm)
通常也称为额定或最大工作峰值电压,也叫关断电压,这是为设备指定的正常工作电压。当电压上升到这一点时,该装置将开始作为阻抗,以便保护电路免受可能导致损坏的高电流的影响。
在正常情况下,它通常比最大击穿电压低10%,因此有助于将备用泄漏电流的发生率降至最低。 关断电压需要大于等于电路正常工作电压,但是不能大太多,和vbr也有关系,大太多,可能导致tvs不起作用。
需要做到电路正常工作时,tvs不触发,在浪涌来时tvs才工作。
05
峰值脉冲电流ipp
这是保证tvs在不受损的情况下能够承受的最大电流。选择合适的瞬态抑制器时,指定给定瞬态波形的峰值脉冲能力至关重要。在大多数二极管中,峰值脉冲能力的额定值为8/20µs或10/1000µs脉冲波形。
若选择的峰值脉冲电流不合适,可能会导致tvs自身抗不出外界的瞬间能量,导致tvs管自身短路。
06
瞬间通过的最大功率值ppk
这个它是通过峰值冲击电流乘以箝位电压来计算的。
指的是tvs器件上瞬间通过的最大功率值,等于钳位电压vc和峰值脉冲电流ipp的乘积,反映了tvs器件的浪涌抑制能力,额定的最大脉冲功率,必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。
07
使用的注意事项
在使用tvs管时,除了正确的选型,还应该注意下面的一些使用时的注意事项:
tvs和被保护电路是并联关系;
tvs需要靠近保护接口;
tvs需要良好接地,tvs的地pad多打地孔;
根据电路的传输速率选择合适的极间电容;
tvs的vrwm和功率需要选择合适的参数;
交流电路选择双向tvs,直流电路选择单向tvs,多路保护选择tvs阵列。(单向的低容值比双向的难做一些)


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