TVSS瞬态电压浪涌抑制器

瞬态电压抑制器(TVS)相关参数定义与解释
在设计汽车的过程中，一个主要的难题是例如控制单元、传感器、信息娱
乐系统等保护电子设备，免遭出现在电源线上的有害浪涌、电压瞬态、ESD 和
噪声的损害。

瞬态电压抑制器（TVS）是用于保护汽车电子产品的理想方案，
有些参数对这些应用来说非常重要，包括功率等级、关态电压、击穿电压、最
大击穿电压。

下面是这些参数的定义。

功率等级
TVS 的功率等级是在一定测试或应用条件下吸收浪涌的能力。

10
μs/1000 μs 脉冲波形（Bellcore 1089 标准）的行业标准测试条件如图1 所示。

这个测试条件不同于TVS 瞬态电压吸收能力的测试条件，吸收能力的测试采用8 μs/20 μs 脉冲波形，如图2 所示。

图1：TVS 的测试波形（Bellcore 1089）图2：TVS 的波形
击穿电压（VBR）
击穿电压是器件进入雪崩击穿的电压，采用数据表上的特定电流条件下
进行测试。

最大击穿电压（VC：钳位电压）
在一定的峰值脉冲电流等级下，TVS 上会出现钳位电压。

TVS 的击穿电压是在非常低的电流下测得的，例如1mA 或10mA，不同于应用条件下的实际雪崩电压。

因此，半导体制造商标注的典型或最大击穿电压对应的是大电流。

关态工作电压（VWM）：工作时的关态反向电压
关态电压指的是TVS 在未击穿情况下所能承受的最高电压，是电路中在正常情况下不工作的保护器件的重要参数。

在汽车里面，一些汽车电子产品。

TVS：TVS器件瞬态电压抑制器简称TVS。

TVS具有体积小，功率大，响应快，无噪声，价格低等诸多优点，是目前国际上普遍使用的一种高效能的保护器件。

它的外形与普通二极管无异，但却能“吸收〞功率高达数千瓦的浪涌信号，具有很短的反响时间及很高的尖峰电流负荷承受能力。

抑制二极管〔TVS管〕主要系列：P6KE系列、SMAJ系列TVS--Transient Voltage Suppresser--瞬态电压抑制器电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来无法估量的损失。

这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷击干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。

幸好,一种高效能的电路保护器件TVS的出现使瞬态干扰得到了有效抑制TVS〔TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR〕或称瞬变电压抑制二极管是在稳压管工艺根底上开展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度〔最高达1*１0-12秒〕使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

在电路中一般工作于反向截止状态，此时它不影响电路的任何功能。

TVS 在规定的反向应用条件下，当电路中由于雷电、各种电器干扰出现大幅度的瞬态干扰电压或脉冲电流时，它在极短的时间内〔最高可到达1×10-12秒〕迅速转入反向导通状态，并将电路的电压箝位在所要求的平安数值上，从而有效的保护电子线路中精密元器件免受损坏。

干扰脉冲过去后，TVS又转入反向截止状态。

由于在反向导通时，其箝位电压低于电路中其它器件的最高耐压，因此起到了对其它元器件的保护作用。

TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位时间仅为1ps[1]。

TVS根据极性可分为单向和双向TVS。

常见防雷（surge,lighting)器件(TVS,压敏电阻，气体放电管，固体放电管，SP D)应用TVS瞬态干扰抑制器性能与应用瞬态干扰瞬态干扰指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。

瞬态干扰会造成控制系统的电源电压的波动；当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上，使输入控制系统的电压超过系统内部器件的极限电压时，便会损坏控制系统内部的设备，因此必须采用抑制措施。

硅瞬变吸收二极管硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；其应用是与被保护设备并联使用。

硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次。

可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。

TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。

使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10％左右，以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电路正常工作；也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。

TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。

TVS的特性TVS的电路符号和普通的稳压管相同。

其电压-电流特性曲线如图1所示。

其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。

图2是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。

在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿。

随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。

其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。

瞬态电压抑制器原理瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）是一种用于抑制电路中瞬态电压峰值的保护装置。

它主要通过将过电压引导到地或其他低电压点，来保护电路中的敏感器件不受过电压的破坏。

瞬态电压抑制器广泛应用于各种电子设备和电路中，起到了重要的保护作用。

瞬态电压抑制器的工作原理很简单，它通过采用一个元件来实现。

这个元件通常是一个二极管，被称为瞬态电压抑制二极管（Transient Voltage Suppression Diode，简称TVS二极管）。

TVS 二极管是一种特殊设计的二极管，具有较高的击穿电压和能量吸收能力。

当电路中出现瞬态电压过高的情况时，TVS二极管会迅速导通，使过电压能够通过它流向地或其他低电压点。

TVS二极管的击穿电压通常比电路中其他元件的耐压要低，这样当电压超过其击穿电压时，TVS二极管就会迅速变为导通状态，将过电压引导到地或其他低电压点，从而保护电路中的其他元件。

在正常工作状态下，TVS二极管处于非导通状态，不对电路中的信号产生任何影响。

只有在电路中出现瞬态电压过高的情况下，TVS 二极管才会迅速导通。

一旦过电压被抑制，TVS二极管就会恢复到非导通状态，不对正常信号产生干扰。

瞬态电压抑制器的选择应根据电路中的工作电压和所需的保护能力来确定。

TVS二极管的击穿电压应与电路的工作电压相匹配，以确保在电压超过工作电压时能够迅速导通。

此外，还需考虑TVS二极管的能量吸收能力，以确保它能够有效地吸收电路中的过电压能量。

因此，在选择瞬态电压抑制器时，需要综合考虑电压和能量两个因素。

除了常见的TVS二极管外，还有其他形式的瞬态电压抑制器，如金属氧化物体层二极管（Metal Oxide Varistor，简称MOV）、气体放电管（Gas Discharge Tube，简称GDT）等。

这些瞬态电压抑制器在不同的应用场景中具有各自的特点和适用性。

瞬态电压抑制器原理瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）是一种能够保护电子设备免受电压突变或电磁干扰的损害的电子元件。

它主要通过将过电压引入到自身，将其能量耗散掉，从而保护后续电路的稳定工作。

瞬态电压抑制器的工作原理可以简单地用两个关键词来概括：快速响应和高能耗散。

首先，当输入电压出现突变或干扰时，瞬态电压抑制器能够迅速响应并将电压过载引入到它自身。

其次，由于瞬态电压抑制器内部结构特殊，它具有较高的能量耗散能力，能够将过电压中的能量以较快的速率散热，从而保护后续电路。

瞬态电压抑制器通常由金属氧化物半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称MOSFET）和二极管组成。

在正常工作状态下，瞬态电压抑制器相当于一个高阻抗状态，不对信号产生任何干扰。

而当输入电压出现瞬态过电压时，MOSFET会迅速将电压过载引入到瞬态电压抑制器内部。

此时，二极管的主要作用是将过电压能量耗散，保证整个电路的稳定性。

瞬态电压抑制器的响应时间非常短，通常在纳秒级别。

这使得它能够迅速响应并吸收过电压，从而保护后续电路免受损害。

此外，瞬态电压抑制器还具有较高的能量耗散能力。

这主要得益于MOSFET和二极管的特殊结构和材料选择，使其能够更好地耗散过电压中的能量。

瞬态电压抑制器有广泛的应用领域。

例如，在电子设备中，输入电压的瞬态过电压可能会对后续电路产生不可逆的损害。

通过使用瞬态电压抑制器，可以将这些过电压引入到电压抑制器内部，从而保护后续电路。

此外，瞬态电压抑制器还广泛应用于通信设备、汽车电子、工业控制等领域。

瞬态电压抑制器是一种能够保护电子设备免受电压突变或电磁干扰的损害的电子元件。

它通过快速响应和高能耗散的原理，将过电压引入到自身并将其能量耗散掉，从而保护后续电路的稳定工作。

瞬态电压抑制器具有响应速度快、能量耗散能力强的特点，广泛应用于各个领域。

TVS的特性及应用瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件.当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10-12秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏.由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点.目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、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、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域.具体有以下三大特点:1、将TVS二极管加在信号及电源线上,能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲,如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵.2、静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲,并能持续10ms;而一般的TTL器件,遇到超过30ms的10V脉冲时,便会导至损坏.利用TVS二极管,可有效吸收会造成器件损坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所引起的干扰(Crosst alk).3、将TVS二极管放置在信号线及接地间,能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响.一、TVS的特性及主要参数1、TVS的特性曲线TVS的电路符号与普通稳压二极管相同.它的正向特性与普通二极管相同;反向特性为典型的PN结雪崩器件.在瞬态峰值脉冲电流作用下,流过TVS的电流,由原来的反向漏电流ID上升到IR时,其两极呈现的电压由额定反向关断电压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的电流达到峰值脉冲电流IPP.在其两极的电压被箝位到预定的最大箝位电压以下.尔后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极的电压也不断下降,最后恢复到起始状态.这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的整个过程.2、TVS的特性参数①最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM.VWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压,当这个反向电压加入TVS的两极间时,它处于反向关断状态,流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID.②最小击穿电压VBR和击穿电流IRVBR是TVS最小的雪崩电压.25℃时,在这个电压之前,TVS是不导通的.当TVS 流过规定的1mA电流(IR)时,加入TVS两极间的电压为其最小击穿电压VBR.按TVS的VBR与标准值的离散程度,可把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 VB R.③最大箝拉电压VC和最大峰值脉冲电流IPP当持续时间为20微秒的脉冲峰值电流IPP流过TVS时,在其两极间出现的最大峰值电压为VC.它是串联电阻上和因温度系数两者电压上升的组合.VC 、IPP 反映了TVS器件的浪涌抑制能力.VC与VBR之比称为箝位因子,一般在1.2~1.4之间.④电容量C电容量C 是TVS雪崩结截面决定的、在特定的1MHZ频率下测得的.C的大小与TVS的电流承受能力成正比,C过大将使信号衰减.因此,C是数据接口电路选用TVS的重要参数.⑤最大峰值脉冲功耗PMM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和各种TVS 的PM值,请查阅有关产品手册.在给定的最大箝位电压下,功耗PM越大,其浪涌电流的承受能力越大;在给定的功耗PM下,箝位电压VC越低,其浪涌电流的承受能力越大.另外,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%,如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的“累积”,有可能使TVS损坏.⑥箝位时间TCTC是从零到最小击穿电压VBR的时间.对单极性TVS小于1×10-12秒;对双极性TVS小于是1×10-11 秒.二、TVS二极管的分类TVS器件可以按极性分为单极性和双极性两种,按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件.如:各种交流电压保护器、4~200mA 电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等.若按封装及内部结构可分为:轴向引线二极管、双列直插TVS阵列(适用多线保护)、贴片式、组件式和大功率模块式等.三、TVS的选用技巧1、确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限.2、TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压.若选用的VWM太低,器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作.串行连接分电压,并行连接分电流.3、TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压.4、在规定的脉冲持续时间内,TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率.在确定了最大箝位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流.5、对于数据接口电路的保护,还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件.6、根据用途选用TVS的极性及封装结构.交流电路选用双极性TVS较为合理;多线保护选用TVS阵列更为有利.7、温度考虑.瞬态电压抑制器可以在-55~+150℃之间工作.如果需要TVS在一个变化的温度工作,由于其反向漏电流ID是随增加而增大;功耗随TVS结温增加而下降,从+25℃到+175℃,大约线性下降50%雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加.因此,必须查阅有关产品资料,考虑温度变化对其特性的影响.四、TVS与压敏电阻的比较目前,国内不少需进行浪涌保护的设备上使用的是压敏电阻.压敏电阻是一种金属化物变阻器.TVS比压敏电阻的特性优越得多,具体特性参数的比较如下表所示.关键参数或极限值TVS 压敏电阻反应速度1E-10S——1E-12s 5E-8s有否老化否有最高使用温度 175℃115℃元件极性单极性与双极性单极性与双极性反向漏电流5μA200μA箝位因子(VC/VBR) ≤1.5≥7~8密封性质密封不透气透气价格较贵便宜。

tvs二极管的浪涌负压是原理
TVS二极管的浪涌负压原理主要是利用二极管的雪崩效应。

当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的损坏。

TVS二极管与常见的稳压二极管的工作原理相似，如果高于标志上的击穿电压，TVS二极管就会导通，与稳压二极管相比，TVS二极管有更高的电流导通能力。

TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，以10-12S量级速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，同时吸收高达数千瓦的浪涌功率。

使两极间的电压箝位于一个安全值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏。

需要注意的是，浪涌电压和浪涌电流对电子设备有很大的损害，因此需要采取有效的措施进行保护。

TVS二极管作为一种瞬态电压抑制器件，能够有效地吸收浪涌电压和浪涌电流，保护电子设备免受损坏。

T V S管参数解释选型 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020在设计中，使用到了TVS管，在之前的设计中没有特别关注TVS管。

今天查了一些资料，算是简单的有个了解。

TVS管是一种保护器件。

它的英文全称为 transient voltage suppressor，意思是瞬态电压抑制器。

TVS管是一种二极管形式的器件。

其原理有点像稳压二极管，都是利用反向击穿稳定电压，但TVS管的响应速度要快于稳压管。

当TVS管的受到反向瞬态高能量冲击是，它能以极高的速度（亚纳秒级）将两级间的阻抗变为低阻抗，从而具有很好的浪涌功率吸收能力，同时也能使两级之间的电压保持在一个预定值，有效的保护电路中其他元器件的免受浪涌脉冲的损坏。

顺便把TVS管和稳压管两者比较一下：【相同点】1.都可以限制两端电压在一定得范围内。

2.长时间耐流值差不多，跟体积功耗有关。

【不同点】1.电压精度上稳压管的稳压值比较精确，TVS是在一个范围内2.通流能力上稳压管的耐涌浪电流很小，而TVS可以达到几百A3.原理上稳压管是齐纳隧道效应或雪崩效应，TVS是雪崩效应4.应用上稳压管用于稳压，TVS用于瞬态高压保护5.稳压值上稳压管~75V,TVS管～550V6.响应时间 TVS可以达到1ps比较后就比较清楚了，稳压二极管和TVS管是不可以相互替代的。

清楚了原理我们来看TVS管的一些参数，我们通过Datasheet来看，这样比较直观。

figure1 datasheet中的选型参数第一栏和第二栏是和具体器件相关的，我们不管它。

REVERSE STAND-OFF VOLTAGE VRWM(V) 反向峰值电压,这个即TVS管的工作电压,保证在正常工作时,TVS管两端的电阻很大，这就保证了TVS管吸收的电流可以忽略不计。

一般来说，这个值等于或略大于正常工作电压。

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TVS管主要参数说明及作用TVS管，全称为Transient Voltage Suppressor，也称为TVS二极管、瞬态电压抑制二极管，是一种用于保护电子设备免受瞬态电压冲击的电子元件。

它可以在电路中提供瞬态电压保护，确保电压在安全范围内，从而防止电路过压破坏和损坏。

主要参数说明及作用如下：1.峰值反向电压（VBR）：指代TVS管正常工作时可承受的最大反向电压。

它决定了TVS管保护的电路在有过压冲击时所能承受的最高电压。

当电路的电压超过VBR时，TVS管将启动工作，将过剩的能量引流到地。

2.峰值脉冲功率（PPM）：表示TVS管允许通过的最大脉冲功率，通常以瓦特（W）为单位。

它决定了TVS管在短时间内能够吸收的能量。

3.瞬态响应时间（tR）：指TVS管从未激发状态到达10%、50%、90%等特定电压的时间。

响应时间越短，TVS管对过压冲击的响应能力越强。

4.电流容量（IT）：表示TVS管能够承受的最大经过电流。

它是决定TVS管稳定工作的重要参数，过大的电流可能造成TVS管烧毁。

5.浪涌容量（PPM）：表明TVS管在一定时间内可以吸收的过电压能量，通常以焦耳（J）为单位。

浪涌容量越大，TVS管对过电压冲击的吸收能力越强。

6. 电压温度系数（VBR Temperature Coefficient）：TVS管工作温度变化时，峰值反向电压的变化率。

该系数可以衡量TVS管在不同温度下的反向电压稳定性。

7. 工作温度范围（Operating Temperature Range）：TVS管能够正常工作的温度范围。

TVS管的作用在于保护电子设备免受过电压的破坏。

当电路中出现过电压时，TVS管会迅速打开，将过剩的能量引流到地，从而保护其他电子元件。

TVS管可以防止过电压对电子设备产生破坏或失效，并提供短路保护。

它广泛应用于各种电子设备中，如电源、通信设备、计算机、汽车电子等。

需要注意的是，不同应用场景下TVS管的参数需求各不相同。