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1、 ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd 深圳市帝晶光电科技有限公司 日期 2017 5 16 TVS管参数介绍及选型专题报告 汇报人 黄顾 ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd 深圳市帝晶光电科技有限公司 ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd TVS TransientVoltageSuppressor 瞬态电压抑制器 当两极受到反向瞬态高能量冲击时 能以10的负12次方秒量级的速度 将两极间的高阻抗变为低阻抗 使两极间的电压箝位于一个预定
2、值 有效地保护电子线路中的精密元器件 在浪涌电压作用下 TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR 而被击穿 随着击穿电流的出现 流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP 同时在其两端的电压被钳位到预定的最大钳位电压VC以下 其后 随着脉冲电流按指数衰减 TVS两极间的电压也不断下降 最后恢复到初态 TVS管有单向与双向之分 单向TVS管的特性与稳压二极管相似 双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联 1 TVS管的原理介绍 单向TVS管特性曲线 双向TVS管特性曲线 ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd ShenzhenDJNOptronicsCo
3、Ltd TVS管的参数介绍1 反向截止电压VRWM与反向漏电流IR 反向截止电压VRWM表示TVS管不导通的最高电压 在这个电压下只有很小的反向漏电流IR 2 击穿电压VBR TVS管通过规定的测试电流时的电压 这是表示TVS管导通的标志电压 3 脉冲峰值电流IPP TVS管允许通过的10 1000 s波的最大峰值电流 8 20 s波的峰值电流约为其5倍左右 超过这个电流值就可能造成永久性损坏 在同一个系列中 击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小 一般是几A 几十A 4 最大箝位电压VC TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压 1 TVS管的原理介绍 ShenzhenDJNOpt
4、ronicsCo Ltd ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd 5 脉冲峰值功率Pm 脉冲峰值功率Pm是指10 1000 s波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积 即Pm IPP VC 在给定的最大钳位电压下 功耗PM越大 其浪涌电流承受能力越大 在给定的功耗PM下 钳位电压越低 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 典型的脉冲波形持续时间为1ms 当施加到二极管上的脉冲波形持续时间小于TP 则随着TP的减小脉冲峰值功率增加 TVS所能承受的瞬态脉冲式不重复的 如果电路内出现重复性脉冲 应考虑脉冲功率的累积可能损坏TVS 6
5、稳态功率P0 TVS管也可以作稳压二极管用 这时要使用稳态功率 7 极间电容Cj 与压敏电阻一样 TVS管的极间电容Cj也较大 且单向的比双向的大 功率越大的电容也越大 极间电容会影响TVS的响应时间 8 峰值电流波形 A 正弦半波B 矩形波C 标准波 指数波形 D 三角波TVS峰值电流的试验波形采用标准波 指数波形 由TR TP决定 峰值电流上升时间TR 电流从0 1IPP开始达到0 9IPP的时间 半峰值电流时间TP 电流从零开始通过最大峰值后 下降到0 5IPP值的时间 下面列出典型试验波形的TR TP值 EMP波 10ns 1000ns闪电波 8 s 20 s标准波 10 s 1000
6、 s 1 TVS管的原理介绍 ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd 2 TVS管和二极管的区别 稳压二极管的原理稳压二极管 又叫齐纳二极管 是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件 在这临界击穿点上 反向电阻降低到一个很小的数值 在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定 稳压二极管是根据击穿电压来分档的 因为这种特性 稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用 稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用 通过串联就可获得更多的稳定电压 TVS管与稳压二极管的区别TVS管和稳压管一样 也是反向应用的 其中VR称为最
7、大转折电压 是反向击穿之前的临界电压 VB是击穿电压 其对应的反向电流IT一般取值为1mA VC是最大箝位电压 当TVS管中流过的峰值电流为IPP的大电流时 管子两端电压就不再上升了 因此TVS管能够始终把被保护的器件或设备的端口电压限制在VB VC的有效区内 与稳压管不同的是 IPP的数值可达数百安培 而箝位响应时间仅为1 10 12s TVS的最大允许脉冲功率为PM VCIPP 且在给定最大钳位电压下 功耗PM越大 其浪涌电流的承受能力越大 ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd 2 TVS管和二极管的区别 作为二者的共同
8、点 它们都可以用来稳压 并且都工作在反向截止状态下 其正向特性与普通二极管相同 反向特性为典型的PN结雪崩器件 但是TVS管齐纳击穿电流更小 大于10V的稳压只有1mA 相对来说齐纳二极管击穿电流要大不少 但是齐纳二极管稳压精度可以做的比较高 而且TVS管强调的是瞬态响应 所以其时间参数就很重要了 也就是说稳压二极管的响应时间通常要比TVS管的慢 同时TVS管的功率较大 而稳压管的功率较小 ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd 3 TVS管选型要求 TVS管的选型要求1 TVS的最大反向钳位电压VC应小于被保护电路的损坏电压
9、 2 TVS的额定反向关断电压VWM要大于或等于被保护电路的最大工作电压 若选用的VWM太低 器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作 3 交流电压只能用双向TVS 4 在规定的脉冲持续时间内 TVS的最大峰值脉冲功率PM必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率 在确定了最大钳位电压后 其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流 5 结电容是影响TVS在高速线路中使用的关键因素 在这种情况下 一般用一个TVS管和一个快恢复二极管以背对背的方式连接 由于快恢复二极管有较小的结电容 因而二者串联的等小电容也较小 可以满足高频使用的要求 6 需要考虑降额使用的应用 应用场合 功率开关电路 整流二极
10、管 与之同向 电源变压器 防直流电源反接或电源通断时产生的瞬时脉冲 抑制电机 断电器线圈 螺线管等感性负载产生的瞬时脉冲电压 控制系统的输入输出端 ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd 3 TVS管选型要求 使用注意事项 1 对瞬变电压的吸收功率峰值与瞬变电压脉冲宽度间的关系 手册给的只是特定脉宽下的吸收功率峰值 实际线路中的脉冲宽度则变化莫测 事前要有估计 对宽脉冲应降额使用 2 对小电流负载的保护 可有意识地在电路中增加限流电阻 只要限流电阻的阻值合适 不会影响线路的正常工作 但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小 这就有可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载电路进行保护 3 对重复出现的瞬变电压的抑制 要注意TVS管的稳态平均功率是否在安全范围之内 4 环境温度升高时要降额使用 TVS管的引线长短 它与被保护线路的相对距离 ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd ShenzhenDJNOptronicsCo Ltd 深圳市帝晶光电科技有限公司 感谢您的关注
