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TVS管选型_ESD、EFT 保护的集成解决方案

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我们在保护传输线、数据线或因雷击、感应式负载开关及ESD引起的线路过压保护中经常用到TVS 二极管。你真的了解TVS二极管吗,还是对它一知半解?TVS和硅保护阵列、二极管阵列等其他二极管技术有哪些区别?如果你曾关注TVS的选型指南,那你不妨看看这篇博文。


TVS 二极管的选型:

最大箝位电压 VC 要小于电路允许的最大安全电压;截止电压 VRWM 大于电路的最大工作电压, 一般可以选择VRWM 等于或者略大于电 路的最大正常工作电压;额定的最大脉冲功率(TVS 参数中给出) PM 要大于最大瞬态浪涌功率;TVS 管使用时一般并联在被保护电路上;为了限制流过 TVS 管的电流不超过管子允许通过的峰值电流 IPP,应在线路串联加限流元件,如电阻、自恢复保险丝、电感等。

TVS 二极管应用分类实例查看:
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选用 TVS 步骤如下

 确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。——>TVS 的反向变位电压即工作电压(VRWM)--选择 TVS 的 VRWM 等于或大于上述步骤 1 所规定 的操作电压。这就保证了在正常工作条件下 TVS 吸收的电流可忽略不计,如果步骤 1 所规定的电压高于 TVS 的 VRWM ,TVS 将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态,从而影响 电路的工作。——> 最大峰值脉冲功率:确定电路的干扰脉冲情况,根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间, 确定能够有效抑制该干扰的 TVS 峰值脉冲功率。——> 所选 TVS 的最大箝位电压(VC)应低于被保护电路所允许的最大承受电压。——> 单极性还是双极性—常常会出现这样的误解即双向 TVS 用来抑制反向浪涌脉冲,其实并 非如此。 双向 TVS 用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。 TVS 有时也用于减少电容。 如果电路只有正向电平信号,那麽单向 TVS 就足够了。TVS 操作方式如下:正向浪涌时,TVS 处于反向雪崩击穿状态;反向浪涌时,TVS 类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪 涌能量。在低电容电路里情况就不是这样了。应选用双向 TVS 以保护电路中的低电容器 件免受反向浪涌的损害。——>如果知道比较准确的浪涌电流 IPP,那么可以利用 VC 来确定其功率,如果无法确定功率 的大概范围,一般来说,选择功率大一些比较好。

TVS 选型技巧查看:
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   ① 确定被保护电路的最大直流工作电压或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限;
   ② TVS额定反向关断电压VFM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VFM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。TVS串联连接可以提高TVS的总额定反向关断电压;
   ③ TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压;
   ④ 在规定的脉冲持续时间内,TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内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;
   ⑤ 对于数据接口电路的保护,还必须注意选取具有合适结电容Cj的TVS器件;
   ⑥ 根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理;多线保护选用TVS阵列更为有利;
   ⑦ 温度考虑。瞬态电压抑制器TVS可以在-55℃~+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度环境下工作,由于其反向漏电流ID是随工作温度的增加而增大,功耗随TVS结温的增加而下降,因此,使用时须考虑温度变化对其工作特性的影响。
  
TVS 二极管与其他二极管技术比较查看:
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装置结构比较:肖特基二极管由金属半导体结构成。 它通过多数载流子输送电荷,并快速响应处理,具有较低的电流泄漏和正向偏置电压 (VF)。 肖特基二极管主要用于高频电路中。

齐纳二极管由重掺杂 P-N 半导体结构成。 有两种物理效应,可称为齐纳状态(齐纳效应和雪崩效应)。 当 P-N 结两端施加低反向电压因量子效应导通时,出现齐纳效应。 当 PN 结两端施加 5.5 伏以上反向电压生成电子空穴对与晶格碰撞时,出现雪崩效应。 基于齐纳效应的齐纳二极管广泛用作电路中的电压基准源。

TVS 二极管由专为过压保护设计的 P-N 半导体结构成。 P-N 结通常敷有涂层,用来保护非导通状态中的过早电压电弧。 出现瞬态电压事件时,TVS 二极管因雪崩效应导通以钳固瞬态电压。 TVS 二极管广泛用作远程通信、通用电子和数字消费类产品市场中的过电压电路保护装置,保护其免受雷电、ESD 和其他瞬态电压的危害。


TVS 二极管介绍和常用TVS 二极管查看:
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SPA 代表Silicon Protection Arrays(硅保护阵列)。 它是一个将 PN 结、SCR 或其他硅保护结构集成封装在一个多针结构中的阵列。 SPA 可在具有多重保护机会的远程通信、通用电子和数字消费类产品市场中用作 ESD、雷电和 EFT 保护的集成解决方案。 例如,它可用于 HDMI、USB 和以太网端口 ESD 保护。


来源:电磁兼容之家
碰撞电路电磁兼容半导体通用电子通信
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首次发布时间:2023-08-03
最近编辑:1年前
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