TVS瞬态抑制二极管参数与选型详解

一路上

前言

瞬态抑制二极管是一种限压型的过压保护器件，也叫TVS，全称Transient Voltage Suppressors，这种二极管可以以pS级的速度把过高的电压限制在一个安全范围之内，从而起到保护后面电路的作用。百科的介绍：“TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管，又称为瞬态抑制二极管，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，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。”

TVS二极管的一般使用电路

当经过二极管的电压在额定电压范围内时，二极管不工作，但是如果当输入的电压瞬间上升超过TVS二极管的击穿电压时二极管导通泄放干扰并将二极管两端的电压钳位在钳位电压以下，保护后级电路。

参数详解

• VRWM ：截止电压， TVS二极管的最高工作电压，可连续施加而不引起TVS二极管劣化或损坏状态下，达到的最大的直流电压或交流峰值电压。 在VRWM下，TVS二极管是不工作的，不导通。
• VC：钳位电压，施加规定波形的峰值脉冲电流IPP时，TVS二极管两端测得的峰值电压。
• VBR：击穿电压，是TVS管的最小雪崩电压。指在V-I特性曲线上，在规定的脉冲直流电流IT或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS两端的电压。
• IR：漏电流，亦称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS二极管的最大电流，其值是在截止电压下测量的。
• IPP：峰值脉冲电流，一般在10/1000μs电流波形下的峰值。
• IT：测试电流。
• C：电容值，对于同功率等级的TVS管而言，电压越低电容值就越大。在通信线路的防护中，尤其要注意TVS管的电容值。
• 封装形式：从TVS管的封装形式，可以看出其功率大小。TVS管的芯片面积直接决定其功率等级。
  

选型指南

• 要确定被保护电路中的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和“高端”容限；
• TVS管的额定瞬态功率要大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率；
• TVS管的截止电压要大于被保护电路的最高工作电压；
• TVS管的最大钳位电压要小于后级被保护电路中的损坏电压；
• 确定好TVS管最大箝位电压后，其峰值脉冲电流要大于瞬态浪涌电流；
• 对于数据接口的电路保护，还需注意选取具有合适电容的TVS二极管。比如：当信号频率或传输速率较高时，应选用低电容系列的TVS管；
  

注意事项

• 最高工作电压VRWM ：在电路正常工作情况下，TVS二极管是不工作的，处于截止状态，所以TVS二极管的截止电压应大于被保护电路的最高工作电压。这样才能保证TVS在电路正常工作下不会影响电路工作。但是TVS二极管的工作电压高低也决定了TVS二极管钳位电压的高低，在截止电压大于线路正常工作电压的情况下，TVS二极管工作电压也不能选取的过高，如果太高，钳位电压也会较高，所以在选择 VRWM时，要综合考虑被保护电路的工作电压及后级电路的承受能力。
• TVS功率选型 ：TVS二极管产品的额定瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率。
• VC钳位电压：TVS二极管钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压，大多数TVS管的VC与VBR及IPP都成正比。对于同一功率等级的TVS管，其击穿电压越高VC也越高。
• IR 漏电流：在一些低功耗电路或高精度采集电路中，IR过大可能导致电路功耗过大或信号的采集精度超标。因低压（VRWM＜10V）TVS管的IR较大，如果后级电路耐受能力较强的话，尽量选择 10V或以上的TVS管；如果后级电路耐受能力不足，需要选择小IR且低电压的TVS管，东沃电子就可以提供这类产品。
• C结电容：TVS管的结电容一般在几十皮法至几十纳法。对于同一功率等级的TVS管，其电压越低，电容值越大。在一些通信线路中，要特别注意TVS管的结电容，不能影响电路正常工作。
• 封装形式：一般来说，TVS管的功率从封装形式上也可以体现，封装体积越小，其功率一般也越小，这是因为TVS管的芯片面积直接决定了TVS管的功率等级。东沃电子的电路工程师会根据电路设计及测试要求为您选择合适封装的TVS二极管。