TVS的特性及应用

TVS特性及应用
瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor）简称TVS，是二极管形式的高效保护装置。当TVS当二极管的两极受到反向瞬态高能冲击时，它可以以10-12秒的速度将两极之间的高阻抗转化为低阻抗，吸收数千瓦的浪涌功率，使两极之间的电压位于预定值，有效保护电子线路中的精密元件免受各种浪涌脉冲的损坏 坏。它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、易于控制位电压、无损伤极限、体积小等优点。

目前已广泛应用于计算机系统、通信设备、交/直流电源、汽车、家用电器、仪器仪表、RS232/422/423/485、I/O、Ethernet. LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、TABLET、GPS、CDMA、GSM、WCDMA/TD, 数字相机保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护，电 机电磁波干扰抑制、音频/视频输入、传感器/变速器、工控电路、继电器、接触器噪声抑制等。具体有以下三个特点：

1、 将TVS在信号和电源线上添加二极管可以防止微处理器或单片机的瞬时脉冲，如静电放电效应、交流电源的浪涌和开关电源的噪声。

2.静电放电效应能释放超过1万V、60A上述脉冲可持续10次ms；而一般的TTL遇到30多个装置ms的10V脉冲会导致损坏。 用TVS二极管能有效吸收会损坏设备的脉冲，消除总线之间开关引起的干扰（Crosstalk）。

3、将TVS放置在信号线和接地间的二极管可以避免不必要的噪声影响数据和控制总线。

一、TVS特性及主要参数

1、TVS的特性曲线

TVS电路符号与普通稳压二极管相同。其正向特性与普通二极管相同；典型的反向特性PN结雪崩器件。

流过瞬态峰值脉冲电流TVS原来的反向泄漏电流ID上升到IR当两极的电压由额定反向关闭时VWM上升到击穿电压 VBR，TVS被击穿。随着峰值脉冲电流的出现，流过TVS电流达到峰值脉冲电流IPP。将两极电压夹在预定的最大夹位电压下。然后，随脉 冲电流按指数衰减，TVS两极的电压也在下降，最终恢复到起始状态。这就是TVS抑制可能的浪涌脉冲功率，保护电子元件的整个过程。

2、TVS的特性参数

①最大反向泄漏电流IR与额定反向关闭电压VWM。

VWM是TVS当添加反向电压时，最大连续工作的直流或脉冲电压TVS在两极之间，它处于反向关闭状态，其电流应小于或等于其最大反向泄漏电流IR。

②最小击穿电压VBR和击穿电流IR

VBR是TVS雪崩电压最小。25℃在此电压之前，TVS不导通。当TVS 流过规定的1mA电流（IR）时，加入TVS两极之间的电压最小击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度可以控制TVS分为±5%VBR和平 共处±10% VBR两种。对于±5%VBR来说，VWM=0.85VBR；对于±10% VBR来说，VWM=0.81 VBR。

③最大的夹拉电压VC最大峰值脉冲电流IPP

脉冲峰值电流持续20微秒IPP流过TVS两极之间的最大峰值电压为VC。它是串联电阻和温度系数电压升高的组合。VC 、IPP反映了TVS设备的浪涌抑制能力。VC与VBR称为钳位因子，一般为1.2~1.4之间。

④电容量C

电容量C 是TVS在特定的1中确定雪崩结截面MHZ频率下测得的。C的大小与TVS电流承载能力成正比，C过大会使信号衰减。C选择数据接口电路TVS重要参数。

⑤脉冲功耗最大峰值PM

PM是TVS能承受的最大峰值脉冲耗散功率。其规定的试验脉冲波形及各种试验脉冲波形TVS的PM值，请参阅相关产品手册。功耗在给定的最大电压下PM越大，其 浪涌电流的承载能力越大；给定功耗PM下，夹位电压VC浪涌电流的承载能力越低。此外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。 而且TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%，如果电路中有重复脉冲，应考虑脉冲功率 有可能积累TVS损坏。

⑥箝位时间TC

TC从零到最小击穿电压VBR的时间。对TVS小于1×10-12秒。

二、 TVS二极管分类

TVS根据极性，设备可分为单极性和双极性，也可分为单线和多线.可分为适用于各种电路的通用设备和适用于特殊电路(如高速电路)的特殊设备。

三、 TVS的选用技巧

确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、额定标准电压和高端容量。

2、TVS额定反向关闭VWM应大于或等于受保护电路的最大工作电压。如果选择VWM如果设备泄漏电流过大，设备可能进入雪崩或影响电路的正常运行。串行连接分电压，并行连接分电流。

3、 TVS最大夹位电压VC损坏电压应小于受保护电路。

4.在规定的脉冲持续时间内，TVS脉冲功耗的最大峰值PM峰值脉冲电流必须大于受保护电路中可能发生的峰值脉冲功率。峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

5.为了保护数据接口电路，还必须注意选择具有合适电容C的电路TVS器件。

6.根据用途选择TVS极性和包装结构。交流电路采用双极性TVS合理选择多线保护；TVS阵列更有利。

7、 温度考虑。-55~ 150℃之间工作。如果需要TVS在变化的温度下 由于其反向电流而工作IR功耗随增加而增加； TVS结温增加而下降，从 25℃到 175℃，线性下降约50%，雨击穿电压VBR按一定的系数增加温度。因此，必须查阅相关产品资料，并考虑温度 度变化对其特征的影响。
四、TVS比较压敏电阻
目前，压敏电阻用于我国许多需要浪涌保护的设备。压敏电阻是一种金属化学变阻器。TVS其特性远优于压敏电阻，具体特性参数的比较如下表所示。

特征参数比较表
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