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TVS瞬間抑制二極管介紹及選用技巧

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發表於 2008-8-18 15:46:29 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
瞬態抑制二極體(TVS)又叫箝位型二極體,是目前國際上普遍使用的一種高效能電路保護零件,它的外型與普通二極體相同,但卻能吸收高達數千瓦的浪湧功率,它的主要特點是在反向應用條件下,當承受一個高能量的大脈衝時,其工作阻抗立即降至極低的導通值,從而允許大電流通過,同時把電壓箝制在預定水平,其響應時間僅爲10-12毫秒,因此可有效地保護電子線路中的精密零件。TVS允許的正向浪湧電流在TA=250C,T=10ms條件下,可達 50~200A。雙向TVS可在正反兩個方向吸收瞬時大脈衝功率,並把電壓箝制到預定水平,雙向TVS適用於交流電路,單向TVS一般用於直流電路。可用於防雷擊、防過電壓、抗干擾、吸收浪湧功率等,是一種理想的保護零件。耐受能力用瓦特(W)表示。

TVS零件的主要電參數

(1)擊穿電壓V(BR)

零件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爲擊穿電壓,在此區域內,二極體成爲低阻抗的通路。

(2)最大反向脈衝峰值電流IPP

在反向工作時,在規定的脈衝條件下,零件允許通過的最大脈衝峰值電流。IPP與最大箝位電壓VC(MAX)的乘積,就是瞬態脈衝功率的最大值。

使用時應正確選取TVS,使額定瞬態脈衝功率PPR大於被保護零件或線路可能出現的最大瞬態浪湧功率。

TVS二極體的分類

TVS可以按極性分爲單極性和雙極性兩種,按用途可分爲各種電路都適用的通用型器件和特殊電路適用的專用型器件。如:各種交流電壓保護器、 4~200mA電流環保器、數據線保護器、同軸電纜保護器、電話機保護器等。若按封裝及內部結構可分爲:軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列(適用多線保護)、貼片式、組件式和大功率模塊式等。


TVS二極管的應用

目前已廣泛應用於計算機係統、通訊設備、交/直流電源、汽車、電子鎮流器、家用電器、儀器儀表(電度表)、RS232/422/423/485、 I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅動接收保護、電機電磁波幹擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個領域。


TVS二極管的特點

(1)將TVS二極管加在信號及電源線上,能防止微處理器或單片機因瞬間的肪沖,如靜電放電效應、交流電源之浪湧及開關電源的噪音所導致的失靈。

(2)靜電放電效應能釋放超過10000V、60A以上的脈沖,並能持續10ms;而一般的TTL器件,遇到超過30ms的10V脈沖時,便會導至損壞。利用TVS二極管,可有效吸收會造成器件損壞的脈沖,並能消除由總線之間開關所引起的干擾(Crosstalk)。

(3)將TVS二極管放置在信號線及接地間,能避免數據及控制總線受到不必要的噪音影響。


TVS的選用技巧

(1)確定被保護電路的最大直流或連續工作電壓、電路的額定標準電壓和“高端”容限。

(2)TVS額定反向關斷VWM應大於或等於被保護電路的最大工作電壓。若選用的VWM太低,器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。串行連接分電壓,並行連接分電流。

(3)TVS的最大箝位電壓VC應小於被保護電路的損壞電壓。

(4)在規定的脈沖持續時間內,TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大於被保護電路內可能出現的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓後,其峰值脈沖電流應大於瞬態浪湧電流。

(5)對於數據接口電路的保護,還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。

(6)根據用途選用TVS的極性及封裝結構。交流電路選用雙極性TVS較爲合理;多線保護選用TVS陣列更爲有利。

(7)溫度考慮。瞬態電壓抑制器可以在-55℃~+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度工作,由於其反向漏電流ID是隨增加而增大;功耗隨TVS結溫增加而下降,從+25℃~+175℃,大約線性下降50%雨擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的係數增加。因此,必須查閱有關産品資料,考慮溫度變化對其特性的影響。

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 樓主| 發表於 2008-8-18 16:05:05 | 顯示全部樓層
TVS的選用方法

1.確定待保護電路的直流電壓或持續工作電壓。如果是交流電,應計算出最大值,即用有效值*1.414。
2.TVS的反向變位元電壓即工作電壓(VRWM)--選擇TVS的VRWM等於或大於上述步驟1所規定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不計,如果步驟1所規定的電 壓高於TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處於雪崩擊穿狀態,從而影響電路的工作。
3.最大峰值脈衝功率:確定電路的干擾脈衝情況,根據干擾脈衝的波形、脈衝持續時間,確 定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈衝功率。
4.所選TVS的最大箝位元電壓(VC)應低於被保護電路所允許的最大承受電壓。
5.單極性還是雙極性-常常會出現這樣的誤解即雙向TVS用來抑制反向浪湧脈衝,其實並非 如此。雙向TVS用於交流電或來自正負雙向脈衝的場合。TVS有時也用於減少電容。如果電路 只有正向電平信號,那麽單向TVS就足夠了。TVS操作方式如下:正向浪湧時,TVS處於反向雪崩擊穿狀態;反向浪湧時,TVS類似正向偏置二極體一樣導通並吸收浪湧能量。在低電容電路 裏情況就不是這樣了。應選用雙向TVS以保護電路中的低電容器件免受反向浪湧的損害。
6.如果知道比較準確的浪湧電流IPP,那麼可以利用VC來確定其功率,如果無法確定功率的 大概範圍,一般來說,選擇功率大一些比較好。
發表於 2008-11-17 17:11:33 | 顯示全部樓層

回復 2# 的帖子

跟在高手旁,自己無形中會變聰明

貼個小圖給大家參考..

Snap1.jpg

Snap2.jpg
發表於 2009-8-3 11:06:23 | 顯示全部樓層
W大請教一下
若我的線路有保險絲又有TVS
那我保險絲應該是要放在TVS之前還是之後?
 樓主| 發表於 2009-8-3 11:12:23 | 顯示全部樓層

回復 4# 的帖子

TVS是以並聯方式存在電路中,因為它是半導體,所以當它故障時有短路的可能,如果你要保護的是直流,你可以在TVS的陰極對VCC或陽極對GND串一個保險絲。
發表於 2009-8-4 23:21:00 | 顯示全部樓層

回復 5# 的帖子

請問一下W大,TVS的好壞判定是否只要用電錶量測是否為短路即可?短路就是壞的,沒短路就是好的,這種判定方式正確嗎?
發表於 2009-8-6 00:28:48 | 顯示全部樓層
TVS一般也有單向導通的特性(雙向TVS除外),所以平常就像一個二極體,可用電錶確認,若是已經擊穿,就會呈現不管如何量都是低阻抗。
例如下圖的TVS(P6KE200A)就是壞的。
http://z5858.myweb.hinet.net/fixwork/wishpower/05.jpg

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發表於 2009-8-14 10:56:09 | 顯示全部樓層
如果是接交流時,tvs是在fuse前或是後面呢
 樓主| 發表於 2009-8-14 15:03:16 | 顯示全部樓層

回復 8# 的帖子

使用在交流可選用CA等級,或兩支TVS的陰極接在一起使用,保險絲使用方法與直流相同。
發表於 2009-8-17 03:00:22 | 顯示全部樓層
交流可以考慮使用TNR(暫態雜訊吸收元件)。
發表於 2011-7-12 10:05:54 | 顯示全部樓層
好哩, TVS是這樣用的, Thanks!
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