TVS(瞬变抑制)二极管参数与选型
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TVS管参数介绍及选型TVS管是一种用于保护电子设备的电压抑制器。
当电路中出现过电压或过电流时,TVS管可以快速响应并将多余的电能导向地或其他低压位置,从而保护设备免受损坏。
下面将介绍TVS管的参数以及选型要点。
1.耐压(VR):耐压是指TVS管可以承受的最大电压。
在选择TVS管时,应根据电路中的最大工作电压选择合适的耐压范围,以确保TVS管在过压情况下能正常工作。
2.响应时间(tr):响应时间是指TVS管从遇到过压或过电流到开始抑制电压的时间。
较低的响应时间意味着TVS管可以更快地响应过压,并从电路中排除多余的电能。
3.峰值脉冲功率(PPP):峰值脉冲功率是指TVS管可以吸收和抑制的最大能量。
在选择TVS管时,应根据电路中可能出现的最大功率脉冲选择合适的峰值脉冲功率。
4.额定电流(IR):额定电流是指在TVS管正常工作时通过其的最大电流。
在选择TVS管时,应根据电路中的最大工作电流选择合适的额定电流范围。
5.保护电压(VP):保护电压是指TVS管抑制过压的电压水平。
TVS管在保护电压以上的电压下会开始导通并排出过电压。
在选择TVS管时,应根据电路中的最大工作电压选择合适的保护电压。
6.额定功率(PR):额定功率是指TVS管正常工作时消耗的功率。
在选择TVS管时,应根据电路中的功率需求选择合适的额定功率范围。
在选型TVS管时,还需要考虑以下几个要点:1.电路中的最大工作电压和电流。
2.对TVS管的响应时间有多高要求。
3.电路中可能出现的过压或过电流的能量大小。
4.电路中对保护电压水平的要求。
5.电路中的功率需求。
6.其它特殊要求,如温度特性、封装类型等。
TVS管主要特性参数优点和缺点选型依据及注意事项TVS管,即可控双向可关断二极管(Transient Voltage Suppressor),是一种用于电路保护的电子元件。
它主要用于限制过电压和抑制电磁干扰。
下面将分别介绍TVS管的主要特性参数、优点和缺点,选型依据及注意事项。
一、主要特性参数:1.额定工作电压(VR):指TVS管正常工作时的最大电压。
超过这个电压,TVS管可能被损坏。
2.浪涌电流(IPP):指TVS管能够承受的瞬时大电流。
当电路中发生瞬态过电压时,TVS管通过分流浪涌电流来保护其他电子元件不受损坏。
3.反向电击电容(CJ):指TVS管在反向击穿时能够存储的电荷量。
4.反向漏电流(IR):指TVS管在线性工作区时的漏电流。
漏电流越小,表示TVS管的保护性能越好。
5.反向击穿电压(VBR):指TVS管在反向击穿状态下的电压。
击穿电压越低,表示TVS管能够更快地对过电压进行响应。
二、优点和缺点:1.优点:(1)可快速响应:TVS管具有响应速度快的特点,能够在几纳秒内响应过电压,保护其他电子元件免受损坏。
(2)可承受大电流:TVS管能够承受大电流,分流浪涌电流,有效保护其他电子元件。
(3)可重复使用:TVS管在过电压事件后能够自动恢复正常工作状态,具有重复使用的特点。
2.缺点:(1)功耗较大:TVS管在正常工作时会消耗一定的功率,可能导致能耗增加。
(2)功耗温升:TVS管的功耗会导致其温度升高,需要注意散热问题,以免影响其工作性能。
三、选型依据:1.工作电压需求:根据电路的工作电压,选择合适的TVS管额定工作电压。
工作电压需有一定的余量,以应对潜在的过电压情况。
2.浪涌电流需求:根据电路中可能出现的浪涌电流,选择具有相应浪涌电流能力的TVS管。
浪涌电流需有一定的余量,以确保TVS管能有效分流浪涌电流。
3.响应速度需求:根据电路需求,选择具有较快响应速度的TVS管。
通常是选择响应时间最短的型号。
TVS二极管的工作原理及主要参数TVS二极管(Transient Voltage Suppressor Diode)是一种用于保护电路免受过电压和过流的影响的二极管。
它依赖于其非线性电阻特性,在电压超过其额定工作电压时,快速地降低电阻以保护电路。
下面将对TVS二极管的工作原理和主要参数进行详细介绍。
一、工作原理TVS二极管的工作原理是利用PN结的整流特性和非线性电阻特性。
当电压低于其额定工作电压时,TVS二极管表现出类似于普通二极管的整流特性,将电流快速导通。
但当电压超过其额定工作电压时,电阻会快速减小,导致电流快速增大。
在额定工作电压以下,TVS二极管的电阻很高,只有极小的漏电流通过。
但当电压超过其额定工作电压时,TVS二极管的电阻快速降低到一个很低的值,导致大量电流通过,并将过电压转移到接地。
二、主要参数1.额定工作电压:TVS二极管的额定工作电压是指其能够正常工作的最高电压。
当电压超过额定工作电压时,TVS二极管会开始导通。
2.电静态电容:电静态电容是指TVS二极管在静态工作条件下的电容值。
它决定了TVS二极管对高频信号的响应能力。
3.峰值脉冲功率:TVS二极管的峰值脉冲功率是指在额定工作电压下,它能够处理的最大瞬态能量。
这个参数决定了TVS二极管能够吸收和释放的过电压能量。
4.尖峰耐受电流:尖峰耐受电流是指在额定工作电压下,TVS二极管能够吸收的最大瞬态电流。
它决定了TVS二极管能够处理的过流能力。
5.反向导通电流:反向导通电流是指TVS二极管在反向电压下,可以通过的最大电流。
这个参数决定了TVS二极管在反向电压下的耐受能力。
6.响应时间:响应时间是指TVS二极管由导通到非导通或由非导通到导通所需要的时间。
这个参数决定了TVS二极管对瞬态电压的响应速度。
7.数量级:数量级是指TVS二极管的最大额定工作电压的数量级。
它决定了TVS二极管能够承受的最高电压。
以上是TVS二极管的工作原理及其主要参数的详细介绍。
TVS二极管选型优恩半导体(UN)在选用TVS二极管时,必须考虑电路的具体条件,一般应遵循以下原则:一、大箝位电压VC(MAX)不大于电路的最大允许安全电压。
二、最大反向工作电压(变位电压)VRWM不低于电路的最大工作电压,一般可以选VRWM等于或略高于电路最大工作电压。
三、额定的最大脉冲功率,必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。
下面是TVS在电路应用中的典型例子:TVS用于交流电路:见图2-1,这是一个双向TVS在交流电路中的应用,可以有效地抑制电网带来的过载脉冲,从而起到保护整流桥及负载中所有元器件的作用。
TVS的箝位电压不大于电路的最大允许电压。
图2-2所示,是用单向TVS并联于整流管旁侧,以保护整流管不被瞬时脉冲击穿,选用TVS必须是和整流管相匹配。
图2-3所示电路中,单向TVS1和TVS2反接并联于电源变压器输出端或选用一个双向TVS,用以保护整流电路及负载中的元器件。
TVS3保护整流以后的线路元件,如电源变压器输出端电压为36伏时一般TVS1和TVS2的工作电压VR应根据36×来选择,其它参数依据电路中的具体条件而下。
TVS用于直流电路:图2-4所示TVS并联于输出端,可有效地保护控制系统。
TVS的反向工作电压应等于或略高于直流供电电压,其它参数根据电路的具体条件而定。
图2-5所示为两个单向TVS连接在电源线路中,用以防止直流电源反接或电源通、断时产生的瞬时脉冲使集成电路损坏。
当电路连接有感性负载,如电机、断电器线圈、螺线管时,会产生很高的瞬时脉冲电压。
图2-6中的TVS可以保护晶体管及逻辑电路,从而省去了较复杂的电阻/电容保护网络。
图2-7电路中TVS起保护和电压限制的作用。
直流电中选用举例:整机直流工作电压12V,最大允许安全电压25V(峰值),浪涌源的阻抗50MΩ,其干扰波形为方波,TP=1MS,最大峰值电流50A。
选择:1、先从工作电压12V选取最大反向工作电压VRWM为13V,则击穿电压V(BR)==15.3V;2、从击穿电压值选取最大箝位电压VC(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V,取VC=20V;3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率:PPR=VC×IP=20×50=1000W4、计算折合为TP=1MS指数波的峰值功率,折合系数K1=1.4,PPR=1000W÷1.4=715W从手册中可查到1.5KE15A其中PPR=1500W,关断电压VRWM=12.8V,击穿电压V(BR)=14.3~15.8V,最大箝位电压VC=21.2V,最大浪涌电流IP=1500/21.2=70.7A。
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,便会导致损坏。
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(Crosstalk)。
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。
TVS、ESD管特性参数及选型TVS、ESD管特性参数及选型TVS二极管是专门设计用于吸收ESD能量并且保护系统免遭 ESD损害的固态元件。
如果应用得当,TVS二极管将限制跨在被保护器件上的电压刚好高过额定工作电压,但是却远低于破坏阈值电压。
T VS 相关参数处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法是将瞬时电流从敏感器件引开。
TVS 二极管在线路板上与被保护线路并联,当瞬时电压超过电路正常工作电压后,TVS 二极管便发生雪崩,提供给瞬时电流一个超低电阻通路,其结果是瞬时电流通过二极管被引开,避开被保护器件,并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。
当瞬时脉冲结束以后,TVS 二极管自动回复高阻状态,整个回路进入正常电压。
许多器件在承受多次冲击后,其参数及性能会发生退化,而只要工作在限定范围内,二极管将不会发生损坏或退化。
在选择TVS 二极管时,必须注意以下几个参数的选择:1. 最小击穿电压 VBR(M INIM UM BRE AKDOWN VOLT AGE)和击穿电流IR:VBR是TVS最小的击穿电压,在 25℃时,低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。
当TVS流过规定的1mA 电流(IR)时,加于TVS 两极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 VBR分为5%和10%两种。
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(接触放电)和 15kV(空气放电)的ESD冲击,有的半导体生产厂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. 最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM(RAT E D ST AND-OFF VOLT AGE):VWM这是二极管在正常状态时可承受的电压,此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压,否则二极管会不断截止回路电压;但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近,这样才不会在 TVS 工作以前使整个回路面对过压威胁。
TVS二极管选型指南TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管是一种用于保护电路免受过电压冲击的电子元件。
它可以有效地抑制瞬态过电压的干扰,保护电路元件不受损坏。
在电子设备和电路设计中,正确选择合适的TVS二极管非常重要。
下面是一个TVS二极管选型指南,帮助您正确选择合适的TVS二极管。
1.理解过电压特性过电压是指电路中的电压超过正常工作范围的瞬间高峰值。
了解电路中存在的潜在过电压情况对于正确选择TVS二极管至关重要。
例如,当电源断开、电机刹车时,过电压可能会在电磁感应中产生。
在设计中,可以通过分析电路的电源、负载、开关和其他相关元素来确定可能出现的过电压情况。
2.了解TVS二极管参数选型过程中需要考虑以下TVS二极管的参数:-TVS额定电压(也称为反向峰值耐受电压):它是指TVS二极管可以承受的最大电压,超过此电压会破坏二极管。
-TVS峰值功率:它是指TVS二极管可以承受的最大瞬态功率,通常用于评估过电压冲击的能量吸收能力。
-快速响应时间:TVS二极管的响应时间越快,它对过电压的抑制效果越好。
-温度系数:考虑到工作环境中的温度变化,选择具有较低温度系数的TVS二极管可以确保其性能稳定性。
3.了解不同类型的TVS二极管有两种常见的TVS二极管:硅TVS二极管和氧化锌TVS二极管。
-硅TVS二极管:它具有较高的耐压能力和较低的动态电阻,适合于大功率应用。
硅TVS二极管在响应时间方面相对较慢,适用于高压应用。
-氧化锌TVS二极管:它具有快速响应时间和较低的反向漏电流。
氧化锌TVS二极管适用于低功率应用,对于需要快速响应的过电压冲击保护较为理想。
4.具体应用考虑进一步选择TVS二极管时,需要考虑特定的应用场景。
-电源输入线保护:如电源冲击保护。
-数据线保护:如USB、HDMI、以太网等接口保护。
-电源稳压器保护:如稳压器的输入和输出端口。
-集成电路保护:如器件的输入和输出端口。
TVS二极管的主要参数TVS(TransZorb Voltage Suppressor)二极管是一种用于电路保护的特殊二极管。
它能够提供非线性的电压-电流特性,以保护电路免受过电压和过电流的影响。
以下是TVS二极管的主要参数:1. 耐受浪涌电流(Peak Pulse Current,IPP):这是TVS二极管可以承受的瞬态浪涌电流的最大值。
它是用于电路保护时最关键的参数之一,因为它决定了二极管是否可以快速消耗过电压。
2. 额定电压(Rated Standoff Voltage,VR):这是TVS二极管在正常工作状态下的最大保护电压。
它与电路所需的额定电压相匹配,以确保二极管在工作时能够有效保护电路。
3. 断电电压(Breakdown Voltage,VBR):这是TVS二极管在激活状态下的电压。
一旦达到或超过这个电压,二极管将开始导通并吸收过电压。
4. 浪涌耗能(Peak Pulse Power Dissipation,PPPM):这是TVS二极管能够吸收的瞬态过电压能量的最大值。
它与IPP和VBR相关,能够衡量二极管在保护电路时的性能。
5. 动态电阻(Dynamic Resistance,RDYN):这是TVS二极管在激活状态下的电阻值。
它表征了二极管在消耗过电压时的电阻变化程度。
较低的动态电阻表示二极管能够更有效地消耗过电压。
6. 响应时间(Response Time):这是TVS二极管在过电压发生时开始消耗电量的时间。
对于高速电路保护,较短的响应时间是非常重要的。
7. 电源电压(Operating Voltage):这是TVS二极管的正常工作电压。
它与VR相匹配,确保二极管在正常工作时提供最佳保护。
8. 温度系数(Temperature Coefficient):这是TVS二极管的电性能随温度变化的比例系数。
它表示了二极管在温度变化下的性能变化情况。
9. 包装形式(Package Type):这是TVS二极管的外部封装形式,例如通过孔(Through-Hole)或表面安装(Surface Mount)等。
TVS管主要特性参数优点和缺点,选型依据及注意事项一.TVS管概述TVS(Transient V oltage Suppressor)瞬态电压抑制器。
当两极受到反向瞬态高能量冲击时,能以10 的负12 次方秒量级的速度,将两极间的高阻抗变为低阻抗,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。
在浪涌电压作用下,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钳位到预定的最大钳位电压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;TVS 管有单向与双向之分,单向TVS 管的特性与稳压二极管相似,双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。
二.其主要特性参数1、反向截止电压VRWM 与反向漏电流IR:反向截止电压VRWM 表示TVS 管不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。
2、击穿电压VBR:TVS 管通过规定的测试电流时的电压,这是表示TVS 管导通的标志电压。
3、脉冲峰值电流IPP:TVS 管允许通过的10/1000μs 波的最大峰值电流(8/20μs 波的峰值电流约为其5 倍左右),超过这个电流值就可能造成永久性损坏。
在同一个系列中,击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小,一般是几A~几十A。
4、最大箝位电压VC:TVS 管流过脉冲峰值电流IPP 时两端所呈现的电压。
5、脉冲峰值功率Pm:脉冲峰值功率Pm 是指10/1000μs 波的脉冲峰值电流IPP 与最大箝位电压VC 的乘积,即Pm=IPP*VC;在给定的最大钳位电压下,功耗PM 越大,其浪涌电流承受能力越大,在给定的功耗PM 下,钳位电压越低,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:典型的脉冲波形持续时间为1ms,当施加到二极管上的脉冲波形持续时间小于TP,则随着TP 的减小脉冲峰值功率增加;TVS 所能承受的瞬态脉冲式不重复的,如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的累积可能损坏TVS。
tvs管参数选择计算方法(最新版4篇)目录(篇1)一、前言二、tvs 管的概述三、tvs 管参数选择计算方法1.反向击穿电压2.动态响应特性3.瞬态功率四、应用领域五、结论正文(篇1)一、前言在电力电子技术领域,tvs 管作为一种重要的保护器件,具有很高的实用价值。
tvs 管能够在电压超过一定值时迅速导通,将瞬态电压引向地,保护电路免受损坏。
因此,如何选择合适的 tvs 管参数,提高其在实际应用中的性能,是电力电子工程师关注的焦点。
本文将介绍 tvs 管参数选择计算方法,帮助工程师更好地应用这一器件。
二、tvs 管的概述tvs 管,全称为 Transient Voltage Suppressor,中文名为瞬态电压抑制器,是一种能在瞬间电压超过其额定值时迅速导通的四端元件。
tvs 管具有响应速度快、瞬态功率大、箝位电压低等特点,广泛应用于电力系统、通信设备、家电产品等领域。
三、tvs 管参数选择计算方法1.反向击穿电压反向击穿电压是 tvs 管的一个重要参数,决定了其保护能力。
选择tvs 管时,需要根据电路的工作电压范围来确定反向击穿电压值。
通常情况下,反向击穿电压应略高于电路的最大工作电压,以保证在瞬态电压出现时,tvs 管能够及时导通。
2.动态响应特性动态响应特性是指 tvs 管在瞬态电压作用下,从截止区到导通区的时间。
响应速度越快,tvs 管对瞬态电压的抑制效果越好。
在选择 tvs 管时,应根据电路中瞬态电压的幅值和持续时间来选择具有合适动态响应特性的 tvs 管。
3.瞬态功率瞬态功率是指 tvs 管在导通状态下,能够承受的瞬态电压和电流的乘积。
选择 tvs 管时,需要根据电路中可能出现的瞬态电压和电流幅值来确定瞬态功率。
为了保证 tvs 管在瞬态电压作用下不会损坏,瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态功率。
四、应用领域tvs 管广泛应用于电力系统、通信设备、家电产品等领域。
例如,在电力系统中,tvs 管可用于保护输电线路、变电站设备等;在通信设备中,tvs 管可用于保护信号线、数据线等;在家电产品中,tvs 管可用于保护电源、电机等部件。
TVS管主要参数说明及作用TVS管主要参数说明:1.最小击穿电压VBR和击穿电流I R。
VBR是TVS最小的击穿电压,在25℃时,低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。
当TVS流过规定的1mA电流(I R)时,加于TVS两极的电压为其最小击穿电压V BR。
按TVS的V BR与标准值的离散程度,可把V BR分为5%和10%两种。
对于5%的V BR来说,V WM=0.85VBR;对于10%的V BR来说,V WM=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冲击,有的半导体生产厂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.最大反向漏电流ID和额定反向关断电压V WM。
V WM这是二极管在正常状态时可承受的电压,此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压,否则二极管会不断截止回路电压;但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近,这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。
当这个额定反向关断电压V WM加于T VS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。
3.最大箝位电压V C和最大峰值脉冲电流I PP。
当持续时间为20mS的脉冲峰值电流I PP 流过TVS时,在其两端出现的最大峰值电压为V C。
V C、I PP反映了TVS的浪涌抑制能力。
V C与VBR之比称为箝位因子,一般在1.2~1.4之间。
VC是二极管在截止状态提供的电压,也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它不能大于被保护回路的可承受极限电压,否则器件面临被损伤的危险。
4.P ppm额定脉冲功率,这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。
对于手持设备,一般来说500W的TVS就足够了。
最大峰值脉冲功耗P M是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。
在给定的最大箝位电压下,功耗P M越大,其浪涌电流的承受能力越大。
TVSESD管特性参数及选型TVS(Transient Voltage Suppressor)器件是一种主要用于抑制瞬态电压的保护器件,能够抵御电路中的过电压和过电流等瞬态干扰。
而ESD(Electrostatic Discharge)管也是一种用来抑制静电放电的保护器件。
下面将对TVS和ESD管的特性参数及选型进行介绍。
S管特性参数:(1)额定电压(Vr):TVS管能够正常工作的最大电压值。
当电压超过额定电压时,TVS管可开始工作,并吸收电流。
(2) 峰值脉冲电流(Ipp):TVS管能够处理的最大瞬态电流。
(3) 响应时间(tr):TVS管从正常工作状态到响应过电压的时间。
(4)工作电压(Vc):TVS管已经接通并能提供额定电流的电压。
(5) 保护电压(Vcmin):TVS管在正常工作状态下的电压。
(6) 短路电流(Isc):当电压超过保护电压时,TVS管能够持续流过的最大电流。
(7)触发电流(It):当电路中的电流超过触发电流时,TVS管开始工作。
2.ESD管特性参数:(1) 触发电压(Vbr):ESD管开始导通的最低电压。
(2)保护电压(Vc):ESD管在正常工作状态下的电压。
(3) 最大电流(Imax):ESD管能够承受的最大电流。
(4) 静电放电容忍电流(Clamp Current):ESD管能够承受的静电放电的最大电流。
(5) 响应时间(tr):ESD管从正常工作状态到响应静电放电的时间。
(6)抗高温特性:ESD管能够在高温环境下正常工作的能力。
选型时需要根据具体的应用场景及电路要求来选择合适的TVS或ESD 管。
以下是一些选型的注意事项:1.了解具体的电路设计要求,如额定电压、最大电流、触发电压等,以便选择合适的TVS或ESD管。
2.考虑TVS或ESD管的封装类型及尺寸,确保能够适应所需的安装空间。
3.了解各种TVS或ESD管的厂家,选择知名度高、产品质量可靠的品牌。
4.参考相关的技术规范和标准,如IEC、MIL-STD等,以确保所选的TVS或ESD管符合应用需求。
瞬态抑制二极管(TVS管)基础知识瞬态抑制二极管(TVS管)基础知识什么叫TVS管(瞬态抑制二极管)?瞬态抑制二极管(TVS)又叫钳位型二极管,是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件,它的外型与普通二极管相同,但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率,它的主要特点是在反向应用条件下,当承受一个高能量的大脉冲时,其工作阻抗立即降至极低的导通值,从而允许大电流通过,同时把电压钳制在预定水平,其响应时间仅为10-12毫秒,因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。
TVS 允许的正向浪涌电流在TA=250C,T=10ms条件下,可达50~200A。
双向TVS 可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率,并把电压钳制到预定水平,双向TVS 适用于交流电路,单向TVS一般用于直流电路。
可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等,是一种理想的保护器件。
耐受能力用瓦特(W)表示。
TVS二极管的特性(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(Crosstalk)。
(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。
TVS二极管特性曲线:图1 单向TVS二极管特性曲线图2 双向TVS二极管特性曲线说明:V BR:崩溃电压@I T- TVS瞬间变为低阻抗的点V RWM:维持电压-在此阶段TVS为不导通之状态V C:钳制电压@Ipp -钳制电压约略等于1.3*VBR VF:正向导通电压@IF -正向压降。
I R:逆向漏电流@V RWMI T:崩溃电压之测试电流I PP:突波峰值电流I F:正向导通电流图2 TVS二极管电路原理TVS管的主要电参数(1)击穿电压V(BR)器件在发生击穿的区域内,在规定的试验电流I(BR)下,测得器件两端的电压称为击穿电压,在此区域内,二极管成为低阻抗的通路。
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。
TVS(瞬变抑制)二极管参数与选型TVS管的英文名是TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR,中文名叫瞬变抑制二极管。
它在承受瞬间高能量脉冲时,能在极短的内由原来的高阻抗状态变为低阻抗,并把电压箝制到特定的水平,从而有效的保护用户的设备和元器件不受损坏。
由于其具有箝位电压低、动作时间快等特点;因此比较适合于多级保护电路的末级保护。
此外也能和其它保护元件配合使用,组成专用的防雷装置。
目录TVS的参数特性TVS的应用TVS和其它浪涌保护元件的区别TVS的选用方法TVS管TVS的参数特性1.TVS特性TVS管是典型的PN结雪崩器件,和普通稳压管的击穿特性差不多。
但这条曲线只反映了TVS特性的一个部分,还必须补充下图所示的特性曲线,才能反映TVS的全部特性。
这是在双踪示波器上观察到的TVS管承受大电流冲击时的电流及电压波形。
图中曲线1是TVS管中的电流波形,它表示流过TVS管的电流由1mA突然上升到峰值,然后按指数规律下降,造成这种电流冲击的原因可能是雷击、过压等。
曲线2是TVS管两端电压的波形,它表示TVS中的电流突然上升时,TVS两端电压也随之上升,但最大只上升到VC值,这个值比击穿电压VBR略大,从而对后面的电路元件起到保护作用。
TVS在电路中和稳压管一样,是反向使用的。
2.参数说明A.击穿电压(VBR):TVS在此时阻抗骤然降低,处于雪崩击穿状态。
B.测试电流(IT):TVS的击穿电压VBR在此电流下测量而得。
一般情况下IT取1mA。
C.反向变位电压(VRWM):TVS的最大额定直流工作电压,当TVS两端电压继续上升,TVS将处于高阻状态。
此参数也可被认为是所保护电路的工作电压。
D.最大反向漏电流(IR):在工作电压下测得的流过TVS的最大电流。
E.最大峰值脉冲电流(IPP):TVS允许流过的最大浪涌电流,它反映了TVS的浪涌抑制能力。
F.最大箝位电压(VC):当TVS管承受瞬态高能量冲击时,管子中流过大电流,峰值为IPP,端电压由VRWM值上升到VC值就不再上升了,从而实现了保护作用。
浪涌过后,随时间IPP以指数形式衰减,当衰减到一定值后,TVS两端电压由VC开始下降,恢复原来状态。
最大箝位电压VC和击穿电压VBR之比称箝位因子Cf,表示为Cf= VC /VBR,一般箝位因子仅为1.2~1.4。
G.峰值脉冲功率(PP):PP按峰值脉冲功率的不同TVS分为四种,有500W、600W、1500W和5000W。
H.最大峰值脉冲功率:最大峰值脉冲功率为:PN=VC・IPP。
显然,最大峰值脉冲功率愈大,TVS所能承受的峰值脉冲电流IPP愈大;另一方面,额定峰值脉冲功率PP确定以后,所TVS能承受的峰值脉冲电流IPP,随着最大箝位电压VC的降低而增加。
TVS最大允许脉冲功率除了和峰值脉冲电流和箝位电压有关外,还和脉冲波形、脉冲持续时间和环境温度有关。
对于几种不同的脉冲波形PN=K・VC・IPP,其中K为功率因数,图3给出了几种典型脉冲波形的K值。
TVS器件规定,脉冲重复率比(脉冲持续时间和间歇时间之比)为0.01[[[[[%]]]]]。
如不符合这一条件,脉冲功率的积累有可能使TVS烧毁。
电路设计人员应注意这一点。
TVS 的工作是可靠的,即使长期承受不重复性大脉冲的高能量的冲击,也不会出现"老化"问题。
试验证明,TVS安全工作于10000次脉冲后,其最大允许脉冲功率仍为原值的80%以上。
TVS所能承受的瞬时脉冲峰值可达数百安培,其箝位响应时间仅为1*10-12 秒;TVS所允许的正向浪涌电流,在25℃,1/120秒的条件下,也可达50-200安培。
一般地说,TVS 所能承受的瞬时脉冲是不重复的脉冲。
而实际应用中,电路里可能出现重复性脉冲。
TVS的应用TVS主要用于对电路元件进行快速过电压保护。
它能"吸收"功率高达数千瓦的浪涌信号。
TVS具有体积小、功率大、响应快、无噪声、价格低等诸多优点,它的应用十分广泛,如:家用电器;电子仪器;仪表;精密设备;计算机系统;通讯设备;RS232、485及CAN等通讯端口;ISDN的保护;I/O端口;IC电路保护;音、视频输入;交、直流电源;电机、继电器噪声的抑制等各个领域。
它可以有效地对雷电、负载开关等人为操作错误引起的过电压冲击起保护作用。
TVS用于交流电路:TVS用于交流电路是极方便的。
它可以保护变压器以后的所有电路元件。
由于加上TVS1,电路保险丝容量要加大。
TVS2也是一只双向TVS管,它可以对桥式整流器及以后的电路元件实行过电压保护。
它的Vb值及VC值应和变压器副边输出电压相适应。
TVS3是一只单向TVS管,因为加在它上面的电压是已整流后的流电直压,TVS3只保护负载不受过电压冲击,电路中可以根据需要使用三个TVS管中的一只或几只。
TVS和其它浪涌保护元件的区别TVS和压敏电阻这种金属氧化物变阻器相比具有极其优越的性能。
关键参数或极限值TVS 电阻器反应速度10-12 秒50*10-9秒是否会老化否是最高使用温度175 115元件极性单极性和双极性单极性反向漏电典型值5uA 200 uA箝位因子(VC/BV)≯1.5 最大可达7-8封装性质密封不透气透气价格贵便宜TVS的选用方法1.最大峰值脉冲功率:确定电路的干扰脉冲情况,根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间,确定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率。
S的反向变位电压即工作电压(VRWM)--选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定的操作电压。
这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计,如果步骤1所规定的电压高于TVS的VRWM ,TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态,从而影响电路的工作。
3.确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。
如果是交流电,应计算出最大值,即用有效值*1.414。
4.所选TVS的最大箝位电压(VC)应低于被保护电路所允许的最大承受电压。
5.如果知道比较准确的浪涌电流IPP,那么可以利用VC来确定其功率,如果无法确定功率的大概范围,一般来说,选择功率大一些比较好。
6.单极性还是双极性-常常会出现这样的误解即双向TVS用来抑制反向浪涌脉冲,其实并非如此。
双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。
TVS有时也用于减少电容。
如果电路只有正向电平信号,那麽单向TVS就足够了。
TVS操作方式如下:正向浪涌时,TVS处于反向雪崩击穿状态;反向浪涌时,TVS类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量。
在低电容电路里情况就不是这样了。
应选用双向TVS以保护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。
处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法是将瞬时电流从敏感器件引开。
TVS二极管在线路板上与被保护线路并联,当瞬时电压超过电路正常工作电压后,TVS二极管便发生雪崩,提供给瞬时电流一个超低电阻通路,其结果是瞬时电流通过二极管被引开,避开被保护器件,并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。
当瞬时脉冲结束以后,TVS 二极管自动回复高阻状态,整个回路进入正常电压。
许多器件在承受多次冲击后,其参数及性能会发生退化,而只要工作在限定范围内,二极管将不会发生损坏或退化。
从以上过程可以看出,在选择TVS二极管时,必须注意以下几个参数的选择:1. 最小击穿电压VBR和击穿电流IR。
VBR是TVS最小的击穿电压,在25℃时,低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。
当TVS流过规定的1mA电流(IR)时,加于TVS两极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VBR分为5%和10%两种。
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冲击,有的半导体生产厂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. 最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。
VWM这是二极管在正常状态时可承受的电压,此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压,否则二极管会不断截止回路电压;但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近,这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。
当这个额定反向关断电压VWM加于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。
3. 最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。
当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP 流过TVS时,在其两端出现的最大峰值电压为VC。
VC、IPP反映了TVS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。
VC是二极管在截止状态提供的电压,也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它不能大于被保护回路的可承受极限电压,否则器件面临被损伤的危险。
4. Pppm额定脉冲功率,这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。
对于手持设备,一般来说500W的TVS就足够了。
最大峰值脉冲功耗PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。
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,有可能损坏TVS。
5. 电容量C。
电容量C是由TVS雪崩结截面决定的,是在特定的1MHz频率下测得的。
C的大小与TVS的电流承受能力成正比,C太大将使信号衰减。
因此,C是数据接口电路选用TVS的重要参数。
电容对于数据/信号频率越高的回路,二极管的电容对电路的干扰越大,形成噪声或衰减信号强度,因此需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。
高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS,电容不大于3pF),而对电容要求不高的回路电容选择可高于40pF。
注:TVS的选型最大箝位电压VC要小于电路允许的最大安全电压。
截止电压VRWM大于电路的最大工作电压,一般可以选择VRWM等于或者略大于电路的最大工作电压。
额定的最大脉冲功率(TVS参数中给出)PM要大于最大瞬态浪涌功率。
直流电中选用举例:整机直流工作电压12V,最大允许安全电压25V(峰值),浪涌源的阻抗50MΩ,其干扰波形为方波,TP=1MS ,最大峰值电流50A。
选择:1、先从工作电压12V选取最大反向工作电压VRWM为13V,则击穿电压:V(BR) =VRWM /0.85=15.3V2、从击穿电压值选取最大箝位电压Vc(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V,取Vc=20V3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率:PPR=VC×IP=20×50=1000W4、计算折合为TP=1MS指数波的峰值功率,折合系数K1=1.4,PPR=1000W÷1.4=715W从手册中可查到1N6147A其中PPR=1500W,变位电压VRWM=12.2V,击穿电压V(BR)=15.2V,最大箝位电压Vc=22.3V,最大浪涌电流IP=67.3A。