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1、防浪涌电路保护-TVS电源开发 2008-10-17 12:01:38 阅读332 评论0 字号：大中小订阅 硅瞬变吸收二极管 硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，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速度（亚纳秒级）、相当高的浪涌吸收能力和极多的电压档次。能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。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，管的击穿电压要比被保护电路工作电压高左右，以防止因线路工作电压接近击穿电压，使漏电流影响电
2、路正常工作；也避免因环境温度变化导致的管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。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、总线及数据总线的保护。的特性的电路符号和普通的稳压管相同。其电压电流特性曲线如图所示。其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的结雪崩器件。图是的电流时间和电压时间曲线。在浪涌电压的作用下，两极间的电压由额定反向关断电压上升到击穿电压，而被击穿。随着击穿电流的出现，流过的电流将达到峰值脉冲电流，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这
3、就是抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。当两极受到反向高能量冲击时，它能以级的速度，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。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。的主要参数（）最大反向漏电流和额定反向关断电压。是最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加于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； （）最小击穿电压和击穿电流。是最小的击穿电
4、压。在时，低于这个电压是不会发生雪崩的。当流过规定的电流（）时，加于两极的电压为其最小击穿电压。按的与标准值的离散程度，可把分为和两种。对于的来说，；对于的来说，；（）最大箝位电压和最大峰值脉冲电流。当持续时间为的脉冲峰值电流流过时，在其两端出现的最大峰值电压为。、反映了的浪涌抑制能力。与之比称为箝位因子，一般在之间；（）电容量。电容量是由雪崩结截面决定的，是在特定的频率下测得的。的大小与的电流承受能力成正比，太大将使信号衰减。因此，是数据接口电路选用的重要参数； （）最大峰值脉冲功耗。是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，功耗越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗下
5、，箝位电压越低，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。而且，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。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；（）箝位时间。是从零到最小击穿电压的时间。对单极性小于；对双极性小于。的分类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、和。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
6、双列直插和表面贴装的封装形式。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可承受电压；（）的额定反向关断电压应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的太低，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；（）的最大反向箝位电压应小于被保护电路的损坏电压 （）在规定的脉冲持续时间内，的最大峰值脉冲功率必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。一般，的最大峰值脉冲功率是以的非重复脉冲给出的，而实际的脉冲宽度是由脉冲源决定的，当脉冲宽度不同时，其峰值功率也不同。如某，对脉宽最大吸收功率为，但是对脉宽吸收
7、功率就可达到，而对的脉宽最大吸收功率就只有了。而且吸收功率还和脉冲波形有关，如果是半个正弦波形式的脉冲，吸收功率就要减到；若是方波形式的脉冲，吸收功率就要减到；（）平均稳态功率的匹配对于需要承受有规律的、短暂的脉冲群冲击的，如应用在继电器、功率开关或电机控制等场合，有必要引入平均稳态功率的概念。例如，在一功率开关电路中会产生，宽度为，峰值电流为的脉冲群。选用的可以将单个脉冲的电压箝位到。此中平均稳态功率的计算为：脉冲时间间隔等于频率的倒数，峰值吸收功率是箝位电压与脉冲电流的乘积，平均功率则为峰值功率与脉冲宽度对脉冲间隔比值的乘积，即（）。也就是说，选用的平均稳态功率必须大于；（）对于数据接口电
8、路的保护，还必须注意选取具有合适电容的器件；（）根据用途选用的极性及封装结构。交流电路选用双极性较为合理，多线保护选用阵列更为有利； （）根据温度考虑，瞬态电压抑制器可以在之间工作。如果需要在一个变化的温度下工作，由于其反向漏电流是随温度增加而增大；功耗随结温增加而下降，从，大约线性下降；击穿电压随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。管在使用中应注意的事项对于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），而实际线路中的脉冲宽度则是变化莫测的，技术人员事前要有估计，对宽脉冲应降额使用。对于小电流负载
9、的保护方面，可有意识地在线路中增加限流电阻，只要限流电阻的阻值适当，就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管来对小电流负载线路进行保护。对重复出现的瞬变电压的抑制，尤其值得注意的是管的稳态平均功率是否在安全范围之内。降额使用 作为半导体器件的管，要注意环境温度升高时的降额使用问题。特别要注意管的引线长短以及它与被保护线路的相对距离。当没有合适电压的管供采用时，允许用多个管串联使用。串联管的最大电流决定于所采用管中电流吸收能力最小的一个。而峰值吸收功率等于这个电流与串联管电压之和的乘积. 瞬态抑制二极管(TVS，硅瞬变电压吸收二极管，Si
10、licon Transient Voltage Suppressor)。 用于并联于电源正负极，防止过大的反向电压对负载电路的冲击。起到保护电路的作用。 当其两极受到反向瞬态高能量冲击时，器件迅速导通（以1012ns量级的速度将两极间的高阻抗变为低阻抗），吸收高达数千瓦的浪涌功率。导通后阻抗很小，它的钳位电压很平坦，很接近工作电压。 此管在直流电源输入电路的入口处安装是有双重作用，一是吸收浪涌电压，达到防雷的作用，二是与输入熔丝（保险丝）一起构成反极性输入保护的作用. TVS有单向和双向两种，1.5KE200A是单向的，1.5KE200CA就是双向的。 1.5KE200A 1500W 功率 200V 击穿电压 A 单向。
