瞬態電壓抑制二極體的選用原則

2021-09-30 10:49:14 字數 2342 閱讀 9492

在選用瞬態電壓抑制二極體(tvs)時,必須考慮電路的具體條件,一般應遵循以下原則:

1) 箝位電壓vc(max)不大於電路的最大允許安全電壓。

2) 最大反向工作電壓(變位電壓)vrwm不低於電路的最大工作電壓,一般可以選vrwm等於或略高於電路最大工作電壓。

3) 額定的最大脈衝功率,必須大於電路**現的最大瞬態浪湧功率。

下面是tvs在電路應用中的典型例子:

tvs用於交流電路

圖2-1是乙個雙向tvs在交流電路中的應用,可以有效地抑制電網帶來的過載脈衝,從而起到保護整流橋及負載中所有元器件的作用。

tvs的箝位電壓不大於電路的最大允許電壓。

圖2-2所示是用單向tvs併聯於整流管旁側,以保護整流管不被瞬時脈衝擊穿。

選用tvs必須是和整流管相匹配。

圖2-3所示電路中,單向tvs1和tvs2反接併聯於電源變壓器輸出端或選用乙個雙向tvs,用以保護整流電路及負載中的元器件。

tvs3保護整流以後的線路元件。

如電源變壓器輸出端電壓為36伏時一般tvs1和tvs2的工作電壓vr應根據36×√2 來選擇,其它引數依據電路中的具體條件而下。

tvs用於直流電路

圖2-4所示tvs併聯於輸出端,可有效地保護控制系統。

tvs的反向工作電壓應等於或略高於直流供電電壓,其它引數根據電路的具體條件而定。

圖2-5所示為兩個單向tvs連線在電源線路中,用以防止直流電源反接或電源通、斷時產生的瞬時脈衝使積體電路損壞。

當電路連線有感性負載,如電機、斷電器線圈、螺線管時,會產生很高的瞬時脈衝電壓。

圖2-6中的tvs可以保護電晶體及邏輯電路,從而省去了較複雜的電阻/電容保護網路。

圖2-7電路中tvs起保護和電壓限制的作用。

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,則擊穿電壓v(br) =vrwm /0.85=15.3v;

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;

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。

交流電路應用舉例

直流線路採用單向瞬變電壓抑制二極體,交流則必須採用雙向瞬變電壓抑制二極體。

交流是電網電壓,這裡產生的瞬變電壓是隨機的,有時還遇到雷擊(雷電感應產生的瞬變電壓)所以很難定量估算出瞬時脈衝功率ppr。但是對最大反向工作電壓必須有正確的選取。

一般原則是交流電壓乘1.4倍來選取tvs管的最大反向工作電壓。

直流電壓則按1.1—1.2倍來選取tvs管的最大反向工作電壓vrwm。

圖2-8給出了乙個微機電源採用tvs作線路保護的原理圖,由圖可見:  

1) 在進線的220v~處加tvs管抑制220v~交流電網中尖峰干擾。  

2) 在變壓器進線加上干擾濾波器,濾除小尖峰干擾。  

3) 在變壓輸出端v~=20v處又加上tvs管,再一次抑制干擾。  

4) 到了直流10v輸出時還加上tvs管抑制干擾。

其中:雙向tvs管d1的vrwm=220v~×1.4=308v左右;雙向tvs管d2的vrwm=20v~×1.4=28v左右;單向tvs管d3的vrwm=10v~×1.2=12v左右。      

經過如上四次抑制,變成所謂的「淨化電源」,還可以加上其它措施,更有效地抑制干擾,防止干擾進入計算機的cpu及存貯器中,從而提高微機系統的應用可靠性。       

從失效統計概率可知:微機系統產生100次故障,其中90次來自電源,10次是微機本身,可見電源的可靠性最重要,要提高整機可靠性,首先應提高電源的可靠性。

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