TVS管相关知识

Posted 2020-11-06 花形

在设计中，使用到了TVS管，在之前的设计中没有特别关注TVS管。今天查了一些资料，算是简单的有个了解。

TVS管是一种保护器件。它的英文全称为 transient voltage suppressor，意思是瞬态电压抑制器。TVS管是一种二极管形式的器件。其原理有点像稳压二极管，都是利用反向击穿稳定电压，但TVS管的响应速度要快于稳压管。当TVS管的受到反向瞬态高能量冲击是，它能以极高的速度（亚纳秒级）将两级间的阻抗变为低阻抗，从而具有很好的浪涌功率吸收能力，同时也能使两级之间的电压保持在一个预定值，有效的保护电路中其他元器件的免受浪涌脉冲的损坏。 
顺便把TVS管和稳压管两者比较一下： 
【相同点】 
1.都可以限制两端电压在一定得范围内。 
2.长时间耐流值差不多，跟体积功耗有关。 
【不同点】 
1.电压精度上   稳压管的稳压值比较精确，TVS是在一个范围内 
2.通流能力上   稳压管的耐涌浪电流很小，而TVS可以达到几百A 
3.原理上       稳压管是齐纳隧道效应或雪崩效应，TVS是雪崩效应 
4.应用上       稳压管用于稳压，TVS用于瞬态高压保护 
5.稳压值上     稳压管3.3V~75V,TVS管6.8V～550V 
6.响应时间     TVS可以达到1ps 
比较后就比较清楚了，稳压二极管和TVS管是不可以相互替代的。

清楚了原理我们来看TVS管的一些参数，我们通过Datasheet来看，这样比较直观。

figure1 datasheet中的选型参数

第一栏和第二栏是和具体器件相关的，我们不管它。

REVERSE STAND-OFF VOLTAGE VRWM(V) 反向峰值电压,这个即TVS管的工作电压,保证在正常工作时,TVS管两端的电阻很大，这就保证了TVS管吸收的电流可以忽略不计。一般来说，这个值等于或略大于正常工作电压。

BREAKDOWN VOLTAGE VBR(V) MIN & MAX @IT 反向击穿电压，表明在直流电流IT条件下，测得的反向电压值，表明从此点开始器件进入反向雪崩击穿。

TEST CURRENT IT(mA) 测试电流，用来规定器件的反向击穿电压值。

MAXIMUM CLAMPING VOLTAGE @IPP Vc(V)最大钳位电压，在规定的脉冲时间tr/tp内，承受的最大峰值电流Ipp是，加在器件上的最大电压值。

PEAK PULSE CURRENT IPP(A) 最大脉冲电流，在规定的时间tr/tp内，器件所允许通过的最大峰值脉冲电流。

REVERSE LEAKAGE @VRWM IR(uA) 反向漏电流，即在工作电压VRWM时，流经TVS管的反向电流。

还有就是：

Cj Junction Capacitance 接电容，主要指TVS和GND或IO连接时，具有的电容值。

还有部分作为高速IO上保护的TVS，还会给出insert loss @ Freq。以便确认是否能作为保护器件。

得知了这些参数后，就可以选择合适的器件用以自己的电路上了，网上流行这样的选型原则。

①  TVS额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。 
②  最小击穿电压VBR=VWM/KBR (其中，KBR=0.8～0.9)。 
③  TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压，即VC=KC×VBR (其中，KC=1.3)。 
④  在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。