瞬態(tài)抑制二極管(TVS)又叫瞬態(tài)電壓抑制器,是目前國際上普遍使用的一種高效能電路保護器件,它的外型與普通二極管相同,但卻能吸收高達數千瓦的浪涌功率,它的主要特點(diǎn)是在反向應用條件下,當承受一個(gè)高能量的大脈沖時(shí),其工作阻抗立即降至極低的導通值,從而允許大電流通過(guò),同時(shí)把電壓鉗制在預定水平,其響應時(shí)間僅為10-12毫秒,因此可有效地保護電子線(xiàn)路中的精密元器件。

TVS瞬態(tài)抑制二極管常用技術(shù)參數:
。1)最大反向漏電流ID和額定反向關(guān)斷電壓VWM。VWM是TVS最大連續工作的直流或脈沖電壓,當這個(gè)反向電壓加入TVS的兩極間時(shí),它處于反向關(guān)斷狀態(tài),流過(guò)它的電流應小于或等于其最大反向漏電流ID。
。2)最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR。VBR是TVS最小的雪崩電壓。25℃時(shí),在這個(gè)電壓之前,TVS是不導通的。當TVS 流過(guò)規定的1mA電流(IR)時(shí),加入TVS兩極間的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度,可把TVS分為±5%VBR和±10% VBR兩種。對于±5%VBR來(lái)說(shuō),VWM=0.85VBR;對于±10% VBR來(lái)說(shuō),VWM=0.81 VBR。
。3)最大箝位電壓VC和最大峰值脈沖電流。IPP當持續時(shí)間為20微秒的脈沖峰值電流IPP流過(guò)TVS時(shí),在其兩極間出現的最大峰值電壓為VC。它是串聯(lián)電阻上和因溫度系數兩者電壓上升的組合。VC 、IPP反映了TVS器件的浪涌抑制能力。VC與VBR之比稱(chēng)為箝位因子,一般在1.2~1.4之間。
。4)電容量C 是TVS雪崩結截面決定的、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過(guò)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。
。5)最大峰值脈沖功耗PMPM是TVS能承受的最大峰值脈沖耗散功率。其規定的試驗脈沖波形和各種TVS的PM值,請查閱有關(guān)產(chǎn)品手冊。在給定的最大箝位電壓下,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(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。而且TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復的,器件規定的脈沖重復頻率(持續時(shí)間與間歇時(shí)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”,有可能使TVS損壞。
TVS二極管使用選擇:
1)TVS額定反向關(guān)斷VWM應大于或等于被保護電路的最大工作電壓。若選用的VWM太低,器件可能進(jìn)入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。
2)TVS的最大箝位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓。
3)在規定的脈沖持續時(shí)間內,TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內可能出現的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后,其峰值脈沖電流應大于瞬態(tài)浪涌電流。
4)對于數據接口電路的保護,還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。

a)TVS在電源系統的應用
雷電過(guò)電壓波、負載開(kāi)關(guān)等人為操作錯誤引起的過(guò)電壓容易通過(guò)供電線(xiàn)路侵入電氣電子設備內部,造成電氣電子設備失效、誤動(dòng)作,甚至造成設備的永久性損壞,造成嚴重經(jīng)濟損失。通過(guò)在電源線(xiàn)路上安裝浪涌吸收裝置MOV 和TVS,實(shí)施兩級保護,并對L、N 線(xiàn)進(jìn)行共模、差模保護。具體做法是在線(xiàn)路的前端安裝MOV 作為第一級保護,泄放大部分雷電流,在線(xiàn)路的末端(設備前端)安裝大功率TVS作為第二級SPD保護,進(jìn)一步削弱過(guò)電壓波幅值,將電網(wǎng)電壓降至E/I安全耐壓范圍之內。

b) TVS在信號線(xiàn)路的應用
TVS不僅可以用于電源系統的浪涌防護,還可以用于信號線(xiàn)路的浪涌保護,采用氣體放電管GDT 與TVS管組合成信號浪涌保護器,其特點(diǎn)是反應快,漏流小,幾乎對信號無(wú)損耗,可以對高速網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路提供安全、可靠的保護,如圖所示。

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