TVS瞬态抑制二极管选型指南

Posted 2022-12-27 codeworkerliming

一、TVS二极管工作原理

TVS（Transient Voltage Suppressors）二极管，即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管，是采用半导体工艺制成的单个PN结或多个PN结集成的器件。TVS二极管有单向与双向之分，单向TVS二极管一般应用于直流供电电路，双向TVS二极管应用于电压交变的 电路。当应用于直流电路时，单向TVS二极管反向并联于电路中，当电路正常工作时，TVS二极管处于截止状态（高阻态），不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到TVS二极管击穿电压时，TVS二极管迅速由高电阻状态突变为低电阻状态，泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压钳制在较低的水平，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后，TVS二极管阻值又恢复为高阻态。

东沃（DOWO）供应的TVS二极管产品从封装形式可分为10类：

• DO-218AB：SM5S、SM6S、SM8S、SM8SxxCA；

• SMA/DO-214AC：SMAJ、P4SMA、TPSMAJ、SMA6J、TPSMA、SACA；

• SMB/DO-214AA：SMBJ、P6SMB、TPSMBJ、SMB10J、SACB、1.0SMB、TPSMB；

• SMC/DO-214AB：1.5SMC、SMCJ、TPSMCJ、SMDJ、TPSMDJ、5.0SMDJ、TP5.0SMDJ、TPSMC；

• SOD-123：SMF、TPSMF、SMF4L、SMF3.3A、SMF3V3A；

• DO-41：P4KE;

• DO-15：SA、P6KE、SAC；

• DO-201：1.5KE、LCE；

• R-6/P600：3KP、5KP、LDP、15KP、30KP；

• NA：KA

二、TVS二极管特性特点

• 采用半导体工艺制成，具有很高的可靠性，无损坏极限；

• 玻璃钝化工艺，精准的导通电压；

• 瞬态功率大，低电容、低漏电流，箝位电压易控制；

• 快速响应时间：通常小于1.0PS；

• 优良的钳位能力，击穿电压偏差小；

• 电压精度高，在特殊应用场合，通过工艺或参数筛选可达到更高的精度；

• 体积小，易安装；

• 单向和双向单元；

• 在 10/1000μs波形下瞬态功率可达200W-30000W，甚至更高；

• 工作电压范围3.3V~600V，甚至更高；

• 封装形式多样化，贴片封装：SOD-123、SMA /DO-214AC、SMB/DO-214AA、SMC/DO-214AB、DO-218AB等，直插封装：DO-41、DO-15、DO-201、R/P-600等；

• 无卤化，符合RoHS；

三、TVS二极管选型指南

1）要确定被保护电路中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管的额定瞬态功率要大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率；

3）TVS管的截止电压要大于被保护电路的最高工作电压；

4）TVS管的最大钳位电压要小于后级被保护电路中的损坏电压；

5）确定好TVS管最大箝位电压后，其峰值脉冲电流要大于瞬态浪涌电流；

6）对于数据接口的电路保护，还需注意选取具有合适电容的TVS二极管。比如：当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的TVS管；

四、TVS二极管参数详解

• VRWM ：截止电压， TVS二极管的最高工作电压，可连续施加而不引起TVS二极管劣化或损坏状态下，达到的最大的直流电压或交流峰值电压。 在VRWM下，TVS二极管是不工作的，不导通。

• VC：钳位电压，施加规定波形的峰值脉冲电流IPP时，TVS二极管两端测得的峰值电压。

• VBR：击穿电压，是TVS管的最小雪崩电压。指在V-I特性曲线上，在规定的脉冲直流电流IT或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS两端的电压。

• IR：漏电流，亦称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS二极管的最大电流，其值是在截止电压下测量的。

• IPP： 峰值脉冲电流，一般在10/1000μs电流波形下的峰值。

• IT：测试电流。

• C：电容值，对于同功率等级的TVS管而言，电压越低电容值就越大。在通信线路的防护中，尤其要注意TVS管的电容值。

• 封装形式：从TVS管的封装形式，可以看出其功率大小。TVS管的芯片面积直接决定其功率等级。

五、TVS二极管选型注意事项

1）规格书手册给的只是特定脉宽下的吸收功率峰值，而实际电路中的脉冲宽度是变化不定，心里要有个数，对宽脉冲要降额应用；

2）对于小电流负载电路的保护，要有意识地增加限流电阻；

3）要注意TVS二极管的稳态平均功率是否在安全范围之中；

4）要考虑温度变化，正常而言，瞬态抑制二极管在-55°C到150°C之间工作，电路中温度比较高的情况下要降额应用；

5）TVS瞬态抑制二极管的引线长短，要与被保护线路相对。

6）针对数据接口或通信线路中的防护，要尽可能选取电容值比较小的TVS二极管。

7）直流保护电路大多选单向TVS管，交流保护电路大多选双向TVS管、多路保护电路选TVS阵列器件，大功率保护电路选专用保护模块。

8）在使用TVS管过程中，考虑到TVS的离散性，尽量减少串/并数量。

六、TVS二极管典型应用

TVS二极管由于具有极快的响应速度，低钳位电压，精准电压等优点，因而应用于对保护器件要求比较高的场合领域，汽车电子、家、工业 控制、照明，通信、医疗等行业，如DC电源线，RS485接口，通信电源，I/O口等。