1、TVS二极管原理图符号
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2、TVS二极管的工作原理
TVS二极管(单向)反接并入电路中,当电路正常工作时,TVS二极管处于OFF状态,只消耗一定的漏电流。当电路出现异常过电压并达到TVS(雪崩)击穿电压时,TVS迅速由高电阻状态突变为低电阻状态,泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地,同时把异常过电压钳制在较低的水平,从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。
3、TVS二极管单向与双向
单向用在直流,双向用在电压交变电路;
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;
电流曲线不同。单方向的TVS管的电路符号与普通的稳压管相同,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。双向二极管正反向都是典型的PN结雪崩器件。
4、TVS二极管和稳压管的区别
TVS和稳压管在利用二极管的反向特性方面是相同的,但是由于稳压管主要用于恒压应用,因此对电压稳定的低电流范围(5mA~40mA)规定了“齐纳电压(VZ)”。
此外,稳压管基本上在ON状态下使用。
而TVS为了不影响IC的驱动电压,在电路正常工作期间处于OFF状态,当被施加了浪涌等突发过电压时,击穿电压值变得越发重要。
因此,规定了绝对不会导致击穿的两个电压——“截止电压(VRWM)”和“击穿电压(VBR)”。
此外,由于其主要用途是过电压保护,因此,作为保护特性,对几A~几十A范围内的大电流范围特性也有规定。
5、TVS二极管命名规则
TVS管的型号由三部分组成:系列名+电压值+单/双向符号
如SMBJ200CA:SMB为系列名,表示封装和峰值脉冲功率,为600W,同时SMA=400W,SMC=1500W,SMD=3000W,200反向工作峰值电压(VRWM),在参数范围内,二极管只有漏电流。CA表示双向,A则为单向。
其它系列名表示同轴引线封装
P4KE=400W、P6KE=600W、1.5KE=1500W,SA=500W、3KP=3000W
如P6KE200A这个后边数字200表示的是击穿电压(VBR)
6、重要参数
(1)Vrwm反向工作峰值电压:
TVS的最高工作电压,可连续施加而不引起TVS劣化或损坏的最高工作峰值电压或直流峰值电压。对于交流电压,用最高工作电压有效值表示,在VRWM下,TVS认为是不工作的,即是不导通的。换一句话,电路的最高工作电压必须小于Vrwm,否则将会导致TVS动作导致电路异常。
(2) IR漏电流:
漏电流,也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下,流过TVS的最大电流。TVS的漏电流一般是在截止电压下测量,对于某一型号TVS,IR应在规定值范围内。对TVS两端施加电压值为VRWM,从电流表中读出的电流值即为TVS的漏电流IR。对于同功率和同电压的TVS,在VRWM≤10V时,双向TVS漏电流是单向TVS漏电流的2倍。对于一些模拟端口,漏电流会影响AD的采样值,所以TVS的漏电流越小越好。
(3) VBR击穿电压
击穿电压,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。测试的电流It一般选取10mA左右,施加的电流的时间不应超过400ms,以免损坏器件,VBRMIN和VBRMAX是TVS击穿电压的一个偏差,一般TVS为±5%的偏差。测量时,VBR落在VBRMIN.和VBRMAX.之间视为合格品。
(4) IPP峰值脉冲电流,VC钳位电压
峰值脉冲电流,给定脉冲电流波形的峰值。TVS一般选用10/1000μs电流波形。钳位电压,施加规定波形的峰值脉冲电流IPP时,TVS两端测得的峰值电压。IPP及VC是衡量TVS在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数,这两个参数是相互联系的。对于TVS在防雷保护电路中的钳位特性,可以参考VC这个参数。对于相同型号TVS,在相同IPP下的VC越小,说明TVS的钳位特性越好。TVS的耐脉冲电流冲击能力可以参考IPP,同型号的TVS,IPP越大,耐脉冲电流冲击能力越强。
(5) 结电容CI,漏电流Ir
结电容是TVS中的寄生电容,在高速IO端口保护需要重点关注,过大的结电容可能会影响信号的质量。漏电流主要带来了功率的损耗,或者是在模拟信号中,会影响AD信号的采样值。
7、TVS二极管选型
选择TVS二极管之前需注意:
1.电压合适能保护后级电路;
2.引入的TVS的结电容不能影响电路;
3.TVS功率余量充足,满足测试标准,且不能比保险管先挂。
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