0905 TVS二极管的主要参数与选型【待图片完善...瞬态电压抑制二极管（Transient voltage suppression diode）

TVS二极管的主要参数-转载 二极管的瞬态电压抑制（Transient voltage suppression diode）

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http://www.vishay.com/docs/49170/49170.pdf

http://www.learnabout-electronics.org/Semiconductors/thyristors_66.php

注：TVS的选型
最大夹位电压VC小于电路允许的最大安全电压。
截止电压VRWM一般可以选择大于电路的最大工作电压VRWM等于或略大于电路的最大工作电压。
额定最大脉冲功率（TVS给出参数) PM大于最大瞬态浪涌功率。

http://www.nscn.com.cn/TVS.html

https://wenku.baidu.com/view/70bbbdc408a1284ac850436a.html

图6.6.6瞬态电压抑制

瞬态电压抑制（TVS）二极管。在控制条件下使用SSR它可以很容易地破坏由突然和短（即瞬态）引起的反电势脉冲切换感性负载等外部事件引起的电压尖峰；也远程雷电放电和其它电磁或静电放电是高风险发生用于半导体器件。这种电压尖峰的持续时间可以很短，但可以是几百伏或几千伏，虽然目前可以很小，但固态继电器中使用的半导体器件会导致总故障。减少这些危险事件的一种方法是使用与敏感设备并联的瞬变电压抑制器（TVS）光耦合器等二极管，如图所示。6.6.5。

图6.6.6示出了TVS二极管的作用表明叠加TVS正弦波输出的二极管特性。TVS二极管的工作原理，如两个背对背齐纳二极管，其中电流击穿和二极管导通重高于反向电压。在这种情况下TVS二极管是双向的，在正反向条件下击穿。

在使用中，TVS二极管必须具有较高的击穿电压AC波峰值电压为1.414 x垂直RMS因此TVS二极管的击穿电压比正弦波的RMS电压高约1.5倍的正常使用。超过此限制的电压峰使二极管在很大程度上进行，并限制其电压对二极管的击穿电压。齐纳和TVS二极管之间的一个显著区别是，TVS二极管结面积更强，在秒杀活动中，以应对突如其来的大电流浪涌。然而，一旦峰值结束，二极管停止导通（除了一个小的反向泄漏电流），并且在输出波中没有进一步的峰值。TVS二极管也可用于光耦合器的输入侧DC如果有高风险的尖峰输入SSR可使用单个定向类型。

处理瞬时脉冲损坏设备的最佳方法是从敏感设备中引出瞬时电流。TVS电路板上的二极管与受保护线并联，当电压超过电路正常工作电压时，TVS二极管发生雪崩，为瞬时电流提供超低电阻通路。因此，瞬时电流通过二极管打开，避免受保护装置，并在电压恢复正常之前保持受保护电路的截止电压。脉冲瞬时结束后，TVS二极管自动恢复高阻状态，整个电路进入正常电压。许多冲击后，许多设备的参数和性能都会退化，只要工作在有限的范围内，二极管就不会损坏或退化。

从以上过程可以看出，在选择中TVS二极管时，必须注意以下参数的选择：

1. 最小击穿电压VBR和击穿电流IR。VBR是TVS最小击穿电压为25℃时，低于此电压TVS雪崩不会发生。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时，加于TVS两极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VBR分为5%和10%。对于5%的VBR来说，VWM=0.85VBR；对于10%的VBR来说，VWM=0.81VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准，TVS二极管必须达到可以处理最小8kV(接触)和15kV(空气)的ESD一些半导体制造商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。对于某些有特殊要求的便携设备应用，设计者可以按需要挑选器件。

2. 最大反向泄漏电流ID与额定反向关闭电压VWM。VWM这是二极管在正常状态下可承受的电压，应大于或等于受保护电路的正常工作电压，否则二极管将继续截止电路电压；但它需要尽可能接近受保护电路的正常工作电压，以避免TVS工作前，整个回路面临过压威胁。当额定反向关闭电压时VWM加于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ID。

3. 最大夹位电压VC最大峰值脉冲电流IPP。持续时间为20mS脉冲峰值电流IPP流过TVS两端最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS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。VC是二极管在截止状态下提供的电压，即ESD通过冲击状态TVS其电压不得大于受保护电路的极限电压，否则设备将面临损坏的风险。

4. Pppm基于最大截止电压和峰值脉冲电流的额定脉冲功率。一般来说，手持设备是500W的TVS就足够了。脉冲功耗最大峰值PM是TVS能承受的脉冲功耗最大峰值值。功耗在给定的最大电压下PM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能承受的瞬态脉冲不重复，设备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，应考虑脉冲功率的积累，这可能会损坏TVS。

5. 电容量C。由于电容量CTVS在特定的1中决定雪崩结截面MHz测量频率。C的大小与TVS电流承载能力成正比，C太多会使信号衰减。因此，C选择数据接口电路TVS重要参数。电容对数据/信号频率越高，二极管电容对电路的干扰越大，形成噪声或衰减信号强度。因此，所选设备的电容范围需要根据电路的特性来确定。电容应尽可能小，如高频电路LCTVS、低电容TVS，电容不大于3pF)，电容要求低的电路电容选择可高于40pF。

注：TVS的选型
最大箝位电压VC小于电路允许的最大安全电压。
截止电压VRWM一般可以选择大于电路的最大工作电压VRWM等于或略大于电路的最大工作电压。
额定最大脉冲功率（TVS给出参数) PM大于最大瞬态浪涌功率。

以直流电为例：
整机直流工作电压12V，最大允许安全电压25V(峰值)，浪涌源阻抗50MΩ，干扰波形为方波，TP=1MS ，最大峰值电流50A。选择：

1.工作电压12V选择最大反向工作电压VRWM为13V，则击穿电压 ：

V(BR)=VRWM/0.85=15.3V

2.从击穿电压值中选择最大的位电压Vc(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V，取

Vc=20V

三、再从位电压VC峰值电流最高IP计算方波脉冲功率：

PPR=VC×IP=20×50=1000W

四、计算折合为TP=1MS指数波的峰值功率相当于系数K1=1.4，

PPR=1000W÷1.4=715W

1可以从手册中找到N6147A其中PPR=1500W，变位电压VRWM=12.2V，击穿电压V(BR)=15.2V，最大夹位电压Vc=22.3V，最大浪涌电流IP=67.3A。无论是方波还是指数波，都能满足上述设计要求，留出两倍的余量。

交流电路应用示例：
直流线采用单向瞬变电压抑制二极管，交流必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压。这里产生的瞬态电压是随机的，有时会遇到雷击（雷电感应产生的瞬态电压），因此很难定量估计瞬态脉冲功率PPR。但必须正确选择最大反向工作电压。一般原则是交流电压乘1.4倍来选取TVS管道的最大反向工作电压。直流电压按1.1—1.2倍来选取TVS最大反向工作电压VRWM。

图2-8给出了微机电源TVS线路保护原理图由图纸制成见：

1.  在进线的220V~处加TVS管抑制220V~交流电网中尖峰干扰。
2.  在变压器进线加上干扰滤波器，滤除小尖峰干扰。
3.  在变压输出端V~=20V处又加上TVS管，再一次抑制干扰。
4.  到了直流10V输出时还加上TVS管抑制干扰。

其中：双向TVS管D1的VRWM=220V~×1.4=308V左右  
双向TVS管D2的VRWM=20V~×1.4=28V左右  
单向TVS管D3的VRWM=10V~×1.2=12V左右
 
      经过如上四次抑制，变成所谓的“净化电源”，还可以加上其它措施，更有效地抑制干扰，防止干扰进入计算机的CPU及存贮器中，从而提高微机系统的应用可靠性。 
      从失效统计概率可知：微机系统产生100次故障，其中90次来自电源，10次是微机本身，可见电源的可靠性最重要，要提高整机可靠性，首先应提高电源的可靠性。