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时间:2020-03-04
《TVS管的工作原理与选型.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、TVS管1、TVS是普遍使用的一种新型高效电路保护器件,它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的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,从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值VC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。当瞬时脉冲结束以后,TVS二极管自动恢复到高阻状态,整个回路进入正常电压。2、TVS选型参数选型步骤1、最大反向工作电压VRWM略高于待保护电路最大的工作电压。VRWM>1.1Vmax2、反向击穿电压VBR=VRWM /0.853、最大箝位电压VC应低于被保护电路所允许的
2、最大承受电压。Vc(MAX)=1.30×V(BR)如果超过就保护不了了。下面的有交流的选择,自己要看从以上过程可以看出,在选择TVS二极管时,必须注意以下几个参数的选择: 1.最小击穿电压VBR和击穿电流IR。TVS管的击穿电压VBR应根据线路最高工作电压Vmax来选择。VBRmin>=1.2Vmax,或VRWM(反向工作电压) >=1.1Vmax,交流Vmax=1.414Vac,直流Vmax=VdcVBR是TVS最小的击穿电压,在25℃时,低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时,加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。为了满足IEC61000-
3、4-2国际标准,TVS二极管必须达到可以处理最小8kV(接触)和15kV(空气)的ESD冲击,有的半导体生产厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。 3.最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时,在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子,一般在1.2~1.4之间。VC是二极管在截止状态提供的电压,也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它不能大于被保护回路的可承受极限电压,否则器件面临被损伤的危险。 4.Pppm额定脉冲功率,这是基于最大截止电压和此时
4、的峰值脉冲电流。对于手持设备,一般来说500W的TVS就足够了。最大峰值脉冲功耗PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。在给定的最大箝位电压下,功耗PM越大,其浪涌电流的承受能力越大。在给定的功耗PM下,箝位电压VC越低,其浪涌电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且,TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的,器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%。如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的累积,有可能损坏TVS。 5.电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的,是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受
5、能力成正比,C太大将使信号衰减。因此,C是数据接口电路选用TVS的重要参数。电容对于数据/信号频率越高的回路,二极管的电容对电路的干扰越大,形成噪声或衰减信号强度,因此需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS,电容不大于3pF),而对电容要求不高的回路电容选择可高于40pF。 注:TVS的选型 最大箝位电压VC要小于电路允许的最大安全电压。 截止电压VRWM大于电路的最大工作电压,一般可以选择VRWM等于或者略大于电路的最大工作电压。 额定的最大脉冲功率(TVS参数中给出)PM要大于最大瞬态浪涌功率。 直流电
6、中选用举例: 待保护电路直流工作电压12V,浪涌源的阻抗50MΩ,其干扰波形为方波,TP=1MS,最大峰值电流50A。 选择:1、先从工作电压12V选取最大反向工作电压VRWM为13V,则击穿电压: V(BR) =VRWM /0.85=15.3V 2、从击穿电压值选取最大箝位电压Vc(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V,取 Vc=20V3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率: PPR=VC×IP=20×50=1000W 从手册中可查到1N6147A其中PPR=1500W,变位电压VRWM=12.2V,击穿电压V(BR)=
7、15.2V,最大箝位电压Vc=22.3V,最大浪涌电流IP=67.3A。可满足上述设计要求,而且留有一倍的余量,不论方波还是指数波都适用。 交流电路应用举例: 直流线路采用单向瞬变电压抑制二极管,交流则必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压,这里产生的瞬变电压是随机的,有时还遇到雷击(雷电感应产生的瞬变电压)所以很难定量估算出瞬时脉冲功率PPR。但是对最大反向工作电压必须有正确的选取。一般原则是交流电压乘1.4倍来选取TVS管
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