一、選用指南
1、先確定被保護電路的直流或連續工作電壓,電路的額定標準電壓和“高端”容限。
2、
TVS的額定反向關斷電壓VWM應大于或等于被保護電路的工作電壓,若選用的VWM太低,器件有可能進入雪崩狀態或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。
3、
TVS的箝位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓。
4、
TVS的峰值脈沖功率PW須大于被保護電路內可能出現的峰值脈沖功率。
5、
在確定了TVS的箝位電壓后,其峰值脈沖電流應大于瞬態浪涌電流。
6、
對于數據接口電路的保護,須注意選取盡可能小的電容值C的TVS器件。
7、
帶A的TVS二管比不帶A的TVS二管的離散性要好,在TVS二管A前面加C的型號表示雙向TVS二管。
8、
直流保護一般選用單向TVS二管,交流保護一般選用雙向TVS二管,多路保護選用TVS陣列器件,大功率保護選用TVS保護模塊。情況,如:RS-485和RS-232保護可選用雙向TVS二管或TVS陣列。
9、
TVS二管可以在-55℃到+150℃之間工作,如果需要TVS在一個變化的溫度下工作,由于其反向漏電流ID是隨溫度的增加而;功耗隨TVS結溫度增加而下降,故在選用TVS時應考慮溫度變化對其特性的影響。
10、TVS二管可以串/并應用,串行連接分電壓,并行連接分電流。但考慮到TVS的離散性,使用時應盡可能的減少串/并數量。
二、注解
1、VWM—是TVS連續工作的直流或脈沖電壓,當這個反向電壓加于TVS兩時,它處于反向關斷狀態,流過它的電流小于或等于其反向漏電流ID。
2、VBR—是TVS小的雪崩電壓。25℃時,在這個電壓之前,保護TVS是不導通的。當TVS流過規定的1mA電流IR時,加于TVS兩間的電壓為其小擊穿電壓VBR。
3、IT—--測試電流。
4、ID—--反向漏電流。
5、VC—當持續時間為20us的脈沖峰值電流IPP流過TVS時,其兩間出現的峰值電壓為VC。它是串聯電阻和熱溫升兩者電壓上升的組合。
6、IPP—的峰值脈沖電流。
7、C----電容值(pF)。在收/發的總線接口電路里,選取電容值小的TVS器件尤為有利。
二、TVS相關參數及選型
處理瞬時脈沖對器件損害的辦法是將瞬時電流從敏感器件引開。TVS二管在線路板上與被保護線路并聯,當瞬時電壓過電路正常工作電壓后,TVS二管便發生雪崩,提供給瞬時電流一個電阻通路,其結果是瞬時電流通過二管被引開,避開被保護器件,并且在電壓恢復正常值之前使被保護回路一直保持截止電壓。當瞬時脈沖結束以后,TVS二管自動回復高阻狀態,整個回路進入正常電壓。許多器件在承受多次沖擊后,其參數及性能會發生退化,而只要工作在限定范圍內,二管將不會發生損壞或退化。
從以上過程可以看出,在選擇TVS二管時,須注意以下幾個參數的選擇:
1.小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR。VBR是TVS小的擊穿電壓,在25℃時,低于這個電壓TVS是不會發生雪崩的。當TVS流過規定的1mA電流(IR)時,加于TVS兩的電壓為其小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度,可把VBR分為5%和10%兩種。對于5%的VBR來說,VWM=0.85VBR;對于10%的VBR來說,VWM=0.81VBR。為了滿足IEC61000-4-2國際標準,TVS二管須可以處理小8kV(接觸)和15kV(空氣)的D沖擊,有的半導體生產廠商在自己的產品上使用了更高的沖擊標準。對于某些有要求的便攜設備應用,設計者可以按需要挑選器件。
2.反向漏電流ID和額定反向關斷電壓VWM。VWM這是二管在正常狀態時可承受的電壓,此電壓應大于或等于被保護電路的正常工作電壓,否則二管會不斷截止回路電壓;但它又需要盡量與被保護回路的正常工作電壓接近,這樣才不會在TVS工作以前使整個回路面對過壓威脅。當這個額定反向關斷電壓VWM加于TVS的兩間時它處于反向關斷狀態,流過它的電流應小于或等于其反向漏電流ID。
3.箝位電壓VC和峰值脈沖電流IPP。當持續時間為20mS的脈沖峰值電流IPP流過TVS時,在其兩端出現的峰值電壓為VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC與VBR之比稱為箝位因子,一般在1.2~1.4之間。VC是二管在截止狀態提供的電壓,也就是在D沖擊狀態時通過TVS的電壓,它不能大于被保護回路的可承受限電壓,否則器件面臨被損傷的危險。
4. Pppm額定脈沖功率,這是基于截止電壓和此時的峰值脈沖電流。對于手持設備,一般來說500W的TVS就了。峰值脈沖功耗PM是TVS能承受的峰值脈沖功耗值。在給定的箝位電壓下,功耗PM越大,其浪涌電流的承受能力越大。在給定的功耗PM下,箝位電壓VC越低,其浪涌電流的承受能力越大。另外,峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續時間和環境溫度有關。而且,TVS所能承受的瞬態脈沖是不重復的,器件規定的脈沖重復頻率(持續時間與間歇時間之比)為0.01%。如果電路內出現重復性脈沖,應考慮脈沖功率的累積,有可能損壞TVS。
5.電容量C。電容量C是由TVS雪崩結截面決定的,是在特定的1MHz頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比,C太大將使信號衰減。因此,C是數據接口電路選用TVS的重要參數。電容對于數據/信號頻率越高的回路,二管的電容對電路的干擾越大,形成噪聲或衰減信號強度,因此需要根據回路的特性來決定所選器件的電容范圍。高頻回路一般選擇電容應盡量小(如LVS、低電容TVS,電容不大于3pF),而對電容要求不高的回路電容選擇可高于40pF。







