TVS瞬態(tài)電壓抑制二*管原理應(yīng)用特性

　　瞬態(tài)抑制二*管(TVS)又叫鉗位型二*管，是目前國際上普遍使用的一種高效能電路保護器件，它的外型與普通二*管相同，但卻能吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，它的主要特點是在反向應(yīng)用條件下，當(dāng)承受一個高能量的大脈沖時，其工作阻抗立即降至*低的導(dǎo)通值，從而允許大電流通過，同時把電壓鉗制在預(yù)定水平，其響應(yīng)時間僅為10-12毫秒，因此可有效地保護電子線路中的精密元器件。TVS允許的正向浪涌電流在TA＝250C，T＝10ms條件下，可達50～200A。雙向TVS可在正反兩個方向吸收瞬時大脈沖功率，并把電壓鉗制到預(yù)定水平，雙向TVS適用于交流電路，單向TVS一般用于直流電路。可用于防雷擊、防過電壓、抗干擾、吸收浪涌功率等，是一種理想的保護器件。耐受能力用瓦特(W)表示。

　　TVS（TransientVoltageSuppression）是一種限壓保護器件，作用與壓敏電阻很類似。也是利用器件的非線性特性將過電壓鉗位到一個較低的電壓值實現(xiàn)對后級電路的保護。TVS管的主要參數(shù)有：反向擊穿電壓、*大鉗位電壓、瞬間功率、結(jié)電容、響應(yīng)時間等。

　　TVS的響應(yīng)時間可以達到ps級，是限壓型浪涌保護器件中*快的。用于電子電路的過電壓保護時其響應(yīng)速度都可滿足要求。TVS管的結(jié)電容根據(jù)制造工藝的不同，大體可分為兩種類型，高結(jié)電容型TVS一般在幾百～幾千pF的數(shù)量級，低結(jié)電容型TVS的結(jié)電容一般在幾pF～幾十pF的數(shù)量級。一般分立式TVS的結(jié)電容都較高，表貼式TVS管中兩種類型都有。在高頻信號線路的保護中，應(yīng)主要選用低結(jié)電容的TVS管。

　　TVS管的非線性特性比壓敏電阻好，當(dāng)通過TVS管的過電流增大時，TVS管的鉗位電壓上升速度比壓敏電阻慢，因此可以獲得比壓敏電阻更理想的殘壓輸出。在很多需要精細保護的電子電路中，應(yīng)用TVS管是比較好的選擇。TVS管的通流容量在限壓型浪涌保護器中是*小的，一般用于*末級的精細保護，因其通流量小，一般不用于交流電源線路的保護，直流電源的防雷電路使用TVS管時，一般還需要與壓敏電阻等通流容量大的器件配合使用。TVS管便于集成，很適合在單板上使用。

　　TVS具有的另一個優(yōu)點是可靈活選用單向或雙向保護器件，在單*性的信號電路和直流電源電路中，選用單向TVS管，可以獲得比較低的殘壓。

　　TVS的反向擊穿電壓、通流容量是電路設(shè)計時應(yīng)重點考慮的。在直流回路中，應(yīng)當(dāng)有：min(UBR)≥(1.3～1.6)Umax，式中UBR為直流TVS的反向擊穿電壓，Umax是直流回路中的電壓峰值。

　　TVS管主要可用于直流電源、信號線路、天饋線路的防雷保護。

　　TVS管的失效模式主要是短路。但當(dāng)通過的過電流太大時，也可能造成TVS管被炸裂而開路。TVS管的使用壽命相對較長。

　　TVS二*管的應(yīng)用

　　目前已廣泛應(yīng)用于計算機系統(tǒng)、通訊設(shè)備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、儀器儀表（電度表）、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數(shù)字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅(qū)動接收保護、電機電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個領(lǐng)域。TVS器件的主要電參數(shù)

　　（1）擊穿電壓V(BR)

　　器件在發(fā)生擊穿的區(qū)域內(nèi)，在規(guī)定的試驗電流I(BR)下，測得器件兩端的電壓稱為擊穿電壓，在此區(qū)域內(nèi)，二*管成為低阻抗的通路。

　?。?）*大反向脈沖峰值電流IPP

　　在反向工作時，在規(guī)定的脈沖條件下，器件允許通過的*大脈沖峰值電流。IPP與*大鉗位電壓VC(MAX)的乘積，就是瞬態(tài)脈沖功率的*大值。

　　使用時應(yīng)正確選取TVS，使額定瞬態(tài)脈沖功率PPR大于被保護器件或線路可能出現(xiàn)的*大瞬態(tài)浪涌功率。

　　TVS二*管的分類

　　TVS器件可以按*性分為單*性和雙*性兩種，按用途可分為各種電路都適用的通用型器件和特殊電路適用的專用型器件。如：各種交流電壓保護器、4~200mA電流環(huán)保器、數(shù)據(jù)線保護器、同軸電纜保護器、電話機保護器等。若按封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為：軸向引線二*管、雙列直插TVS陣列（適用多線保護）、貼片式、組件式和大功率模塊式等。

　　TVS二*管的特點

　?。?）將TVS二*管加在信號及電源線上，能防止微處理器或單片機因瞬間的肪沖，如靜電放電效應(yīng)、交流電源之浪涌及開關(guān)電源的噪音所導(dǎo)致的失靈。

　?。?）靜電放電效應(yīng)能釋放超過10000V、60A以上的脈沖，并能持續(xù)10ms；而一般的TTL器件，遇到超過30ms的10V脈沖時，便會導(dǎo)至損壞。利用TVS二*管，可有效吸收會造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線之間開關(guān)所引起的干擾（Crosstalk）。

　?。?）將TVS二*管放置在信號線及接地間，能避免數(shù)據(jù)及控制總線受到不必要的噪音影響。

　　TVS的選用技巧

　?。?）確定被保護電路的*大直流或連續(xù)工作電壓、電路的額定標(biāo)準(zhǔn)電壓和“高端”容限。

　　（2）TVS額定反向關(guān)斷VWM應(yīng)大于或等于被保護電路的*大工作電壓。若選用的VWM太低，器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。串行連接分電壓，并行連接分電流。

　?。?）TVS的*大鉗位電壓VC應(yīng)小于被保護電路的損壞電壓。

　　（4）在規(guī)定的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，TVS的*大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了*大鉗位電壓后，其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流。

　?。?）對于數(shù)據(jù)接口電路的保護，還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。

　　（6）根據(jù)用途選用TVS的*性及封裝結(jié)構(gòu)。交流電路選用雙*性TVS較為合理；多線保護選用TVS陣列更為有利。

　?。?）溫度考慮。瞬態(tài)電壓抑制器可以在－55℃～+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度工作，由于其反向漏電流ID是隨增加而增大；功耗隨TVS結(jié)溫增加而下降，從+25℃～+175℃，大約線性下降50％雨擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的系數(shù)增加。因此，必須查閱有關(guān)產(chǎn)品資料，考慮溫度變化對其特性的影響。