TVS管選型引數的理解,怎麼選TVS

2021-09-23 20:39:44 字數 2509 閱讀 4343

首先先掃盲一下tvs的一些引數,計算方法在文章後面

**部落格:感謝這位大佬的整理

在設計中,使用到了tvs管,在之前的設計中沒有特別關注tvs管。今天查了一些資料,算是簡單的有個了解。

tvs管是一種保護器件。它的英文全稱為 transient voltage suppressor,意思是瞬態電壓抑制器。tvs管是一種二極體形式的器件。其原理有點像穩壓二極體,都是利用反向擊穿穩定電壓,但tvs管的響應速度要快於穩壓管。當tvs管的受到反向瞬態高能量衝擊是,它能以極高的速度(亞納秒級)將兩級間的阻抗變為低阻抗,從而具有很好的浪湧功率吸收能力,同時也能使兩級之間的電壓保持在乙個預定值,有效的保護電路中其他元器件的免受浪湧脈衝的損壞。 

順便把tvs管和穩壓管兩者比較一下: 

【相同點】 

1.都可以限制兩端電壓在一定得範圍內。 

2.長時間耐流值差不多,跟體積功耗有關。 

【不同點】 

1.電壓精度上   穩壓管的穩壓值比較精確,tvs是在乙個範圍內 

2.通流能力上   穩壓管的耐湧浪電流很小,而tvs可以達到幾百a 

3.原理上       穩壓管是齊納隧道效應或雪崩效應,tvs是雪崩效應 

4.應用上       穩壓管用於穩壓,tvs用於瞬態高壓保護 

5.穩壓值上     穩壓管3.3v~75v,tvs管6.8v~550v 

6.響應時間     tvs可以達到1ps 

比較後就比較清楚了,穩壓二極體和tvs管是不可以相互替代的。

清楚了原理我們來看tvs管的一些引數,我們通過datasheet來看,這樣比較直觀。

figure1 datasheet中的選型引數

第一欄和第二欄是和具體器件相關的,我們不管它。

reverse stand-off voltage vrwm(v) 反向峰值電壓,這個即tvs管的工作電壓,保證在正常工作時,tvs管兩端的電阻很大,這就保證了tvs管吸收的電流可以忽略不計。一般來說,這個值等於或略大於正常工作電壓。

breakdown voltage vbr(v) min & max @it 反向擊穿電壓,表明在直流電流it條件下,測得的反向電壓值,表明從此點開始器件進入反向雪崩擊穿。

test current it(ma) 測試電流,用來規定器件的反向擊穿電壓值。

maximum clamping voltage @ipp vc(v)最大鉗位電壓,在規定的脈衝時間tr/tp內,承受的最大峰值電流ipp是,加在器件上的最大電壓值。

peak pulse current ipp(a) 最大脈衝電流,在規定的時間tr/tp內,器件所允許通過的最大峰值脈衝電流。

reverse leakage @vrwm ir(ua) 反向漏電流,即在工作電壓vrwm時,流經tvs管的反向電流。

還有就是:

cj junction capacitance 接電容,主要指tvs和gnd或io連線時,具有的電容值。

還有部分作為高速io上保護的tvs,還會給出insert loss @ freq。以便確認是否能作為保護器件。

得知了這些引數後,就可以選擇合適的器件用以自己的電路上了,網上流行這樣的選型原則。

①  tvs額定反向關斷電壓vwm應大於或等於被保護電路的最大工作電壓。 

②  最小擊穿電壓vbr=vwm/kbr (其中,kbr=0.8~0.9)。 

③  tvs的最大箝位電壓vc應小於被保護電路的損壞電壓,即vc=kc×vbr (其中,kc=1.3)。 

④  在規定的脈衝持續時間內,tvs的最大峰值脈衝功耗pm必須大於被保護電路內可能出現的峰值脈衝功率。在確定了最大箝位電壓後,其峰值脈衝電流應大於瞬態浪湧電流。

直流電中選用舉例:  

整機直流工作電壓12v,最大允許安全電壓25v(峰值),浪湧源的阻抗50mω,其干擾波形為方波,tp=1ms ,最大峰值電流50a。 選擇: 

1、先從工作電壓12v選取最大反向工作電壓vrwm為13v(其實也可以選12v,有時候電路可能會12.5v),就是認為在這個電壓下工作可以正常。

0.85應該是乙個經驗值,

則擊穿電壓 v(br) =vrwm /0.85=15.3v

就是這個電壓tvs開始動作

2、從擊穿電壓值選取最大箝位電壓vc(max)=1.30×v(br)=19.89v,取 vc=20v

這個值,前面也解釋過,就是已經擊穿了在一定條件下(脈衝時間tr/tp內,承受的最大峰值電流ipp時,加在器件上的最大電壓值)

3、再從箝位電壓vc和最在峰值電流ip計算出方波脈衝功率:   

ppr=vc×ip=20×50=1000w 

4、計算折合為tp=1ms指數波的峰值功率,折合係數k1=1.4,    

ppr=1000w÷1.4=715w 

從手冊中可查到1n6147a其中ppr=1500w,變位電壓vrwm=12.2v,擊穿電壓v(br)=15.2v,最大箝位電壓vc=22.3v,

最大浪湧電流ip=67.3a。可滿足上述設計要求,而且留有一倍的餘量,不論方波還是指數波都適用。

tvs管引數數解讀 TVS引數 選型 使用注意事項

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