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1、自恢复保险丝瞬态抑制二极管TVS 的特点与应用一、什么是瞬态抑制二极管瞬态二极管（ Transient Voltage Suppressor ）简称 TVS ，是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。硅瞬变吸收二极管的工作有点像普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；其应用 是与被保护设备并联使用。硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间( 亚纳秒级 )和相当高的浪涌吸收能力，
2、及极多的电压档次。可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。TVS 管有单方向 (单个二极管 ) 和双方向 (两个背对背连接的二极管) 两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。使用中TVS 管的击穿电压要比被保护电路工作电压 高10左右，以防止因线路工作电压接近TVS 击穿电压，使TVS 漏电流影响电路正常工作；也避免因环境温度变化导致TVS 管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。TVS 管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O 总线及数据总线的保护。二、 TVS 的特性TV
3、S 的电路符号和普通的稳压管相同。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。在浪涌电压的作用下，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 在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压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，这就是 TVS 抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。自恢复保险丝当TVS 两极受到反向高能量冲击时，它能以1012s级的速度，将其两极间的阻抗由 高变低，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的
4、电位箝位于预定值，有效地保护电子设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。TVS 具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、通讯设备、电源、计算机系统等各个领域。三、 TVS 的主要参数*最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。VWM 是TVS 最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加于TVS 的两极间时它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。*最小击穿电压 VBR 和击穿电流 IR。VBR 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
5、的 1mA 电流 (IR) 时，加于 TVS 两极的电压为其最小击穿电压 VBR 。按 TVS 的VBR 与标准值的离散程度，可把VBR 分为5和10两种。对于5的VBR 来说， VWM=0.85VBR；对于 10的 VBR 来说， VWM=0.81VBR。*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1.21.4 之间。*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。
6、 C的大小与 TVS 的电流承受能力成正比，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。*最大峰值脉冲功耗PM 。PM 是TVS 能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。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 。自恢复保险丝*箝位时间 TC 。TC 是从零
7、到最小击穿电压VBR 的时间。对单极性TVS 小于 110-12s ；对双极性 TVS 小于1010-12s。四、 TVS 的分类TVS 器件按极性可分为单极性和双极性两种；按用途可分为通用型和专用型；按封装和内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS 阵列、贴片式和大功率模块等。轴向引线的产品峰值功率可以达到400W 、500W 、600W 、1500W 和5000W 。其中大功率的产 品主要用在电源馈线上，低功率产品主要用在高密度安装的场合。对于高密度安装的场合还可以选择双列直插和表面贴装的封装形式。五、 TVS 的选用*确定被保护电路的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和最大
8、可承受电压。*TVS的额定反向关断电压VWM 应六、压敏电阻和 TVS 如果电机是 AC24V 的， 在电机方向线对地接一个470K压敏电阻；如果电机是 AC220V ，则加 471K压敏电阻。意义重要是消除电机换相产生的尖峰高压。压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用，一般选择标称压敏电压V1mA 和通流容量两个参数。1、所谓压敏电压，即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值，大多数情况下用 1mA 直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从109000V不等。可根据具体需要正确选用。自恢
9、复保险丝一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC ，式中， Vp为电路额定电压的峰值。VAC 为额定交流电压的有效值。 ZnO 压敏电阻的电压值选择是至关重要的，它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为220V，则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=1.51.414220V=476V ，V1mA=2.2VAC=2.2 220V=484V ，因此压敏电阻的击穿电压可选在470480V之间。2、所谓通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过 10 时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命，ZnO 压敏电
10、阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册 中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的 通流量是很难精确计算的，则选用220KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而 损坏压敏电阻。3, 标称电压选取一般地说，压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用，在正常情况下，压敏电 阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压，即使在电源波动情况最坏时，也不应高于额定值中选择的最大连续工作电压，该最大连续工作电压值所
11、对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用，压敏电压值应大于实际电路的电压值，一般应使用下 式进行选择：VmA avbc 式中：a为电路电压波动系数，一般取 1.2 ；v为电路直流工作电压 （交流时为有效值）；b为压敏电压误差，一般取0.85；c为元件的老化系数，一般取0.9 ；这样计算得到的 VmA 实际数值是直流工作电压的15倍，在交流状态下还要考虑峰值，因此计算结果应扩大1414倍。另外，选用时还必须注意：(1) 必须保证在电压波动最大时，连续工作电压也不会超过最大允许值，否则将缩短压敏电阻的使用寿命；自恢复保险丝(2) 在电源线与大地间使用压敏电阻时，有时由于接地不良而使线与地之间电压上 升，所以通常采用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻器。压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量
