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(guó)際上普遍使用的一種高效能電路保護(hù)器件，它的外型與普通二*管相同，但卻能吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，它的主要特點(diǎn)是在反向應(yīng)用條件下，當(dāng)承受一個(gè)高能量的大脈沖時(shí)，其工作阻抗立即降至*低的導(dǎo)通值，從而允許大電流通過(guò)，同時(shí)把電壓鉗制在預(yù)定水平，其響應(yīng)時(shí)間僅為10-12毫秒，因此可有效地保護(hù)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(dá)50～200A。雙向TVS可在正反兩個(gè)方向吸收瞬時(shí)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(guò)電壓、抗干擾、吸收浪涌功率等，是一種理想的保護(hù)器件。耐受能力用瓦特(W)表示。

　　TVS（TransientVoltageSuppression）是一種限壓保護(hù)器件，作用與壓敏電阻很類(lèi)似。也是利用器件的非線性特性將過(guò)電壓鉗位到一個(gè)較低的電壓值實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。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(shí)間等。

　　TVS的響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到ps級(jí)，是限壓型浪涌保護(hù)器件中*快的。用于電子電路的過(guò)電壓保護(hù)時(shí)其響應(yīng)速度都可滿(mǎn)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(lèi)型，高結(jié)電容型TVS一般在幾百～幾千pF的數(shù)量級(jí)，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(jí)。一般分立式TVS的結(jié)電容都較高，表貼式TVS管中兩種類(lèi)型都有。在高頻信號(hào)線路的保護(hù)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(guò)TVS管的過(guò)電流增大時(shí)，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(xì)保護(hù)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(hù)器中是*小的，一般用于*末級(jí)的精細(xì)保護(hù)，因其通流量小，一般不用于交流電源線路的保護(hù)，直流電源的防雷電路使用TVS管時(shí)，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(gè)優(yōu)點(diǎn)是可靈活選用單向或雙向保護(hù)器件，在單*性的信號(hào)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(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)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(hào)線路、天饋線路的防雷保護(hù)。

　　TVS管的失效模式主要是短路。但當(dāng)通過(guò)的過(guò)電流太大時(shí)，也可能造成TVS管被炸裂而開(kāi)路。TVS管的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。

　　TVS二*管的應(yīng)用

　　目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊設(shè)備、交/直流電源、汽車(chē)、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(jī)的保護(hù)、共模/差模保護(hù)、RF耦合/IC驅(qū)動(dòng)接收保護(hù)、電機(jī)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(gè)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(yàn)電流I(BR)下，測(cè)得器件兩端的電壓稱(chēng)為擊穿電壓，在此區(qū)域內(nèi)，二*管成為低阻抗的通路。

　　（2）*大反向脈沖峰值電流IPP

　　在反向工作時(shí)，在規(guī)定的脈沖條件下，器件允許通過(guò)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(shí)應(yīng)正確選取TVS，使額定瞬態(tài)脈沖功率PPR大于被保護(hù)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(lèi)

　　TVS器件可以按*性分為單*性和雙*性?xún)煞N，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(zhuān)用型器件。如：各種交流電壓保護(hù)器、4~200mA電流環(huán)保器、數(shù)據(jù)線保護(hù)器、同軸電纜保護(hù)器、電話(huà)機(jī)保護(hù)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(hù)）、貼片式、組件式和大功率模塊式等。

　　TVS二*管的特點(diǎn)

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

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

　　（3）將TVS二*管放置在信號(hào)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

　　（1）確定被保護(hù)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(hù)電路的*大工作電壓。若選用的VWM太低，器件可能進(jìn)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。

　　（3）TVS的*大鉗位電壓VC應(yīng)小于被保護(hù)電路的損壞電壓。

　　（4）在規(guī)定的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，TVS的*大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護(hù)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。

　　（5）對(duì)于數(shù)據(jù)接口電路的保護(hù)，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(hù)選用TVS陣列更為有利。

　　（7）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(gè)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(duì)其特性的影響。