TVS二極管的選型和應用測試計算實例

TVS二極管的選型和應用測試計算實例

君耀電子FAE：

TVS二極管的選型和應用測試計算實例

很多工程師在電路設計時都會考慮到EMC，但是在ESD方面卻是很少考慮或甚至不考慮。個人認為有些是產(chǎn)品特性或是成本原因不考慮防雷防靜電，但據(jù)了解， 相當多的工程師特別是比較年輕的工程師都不知道TVS在電路保護中的重要性，有些工程師甚至都沒聽說過TVS管。大家都知道衛(wèi)星高頻頭的生產(chǎn)車間對靜電要 求不亞于手機的生產(chǎn)，但本人在做幾年的LNB設計中都沒接觸過TVS，也是后來的工作中才慢慢接觸到一些。理論上，大部分有可能會接觸靜電的電路都應該要 加TVS以保護，比如手機等數(shù)碼產(chǎn)品，秋天就很容易接觸人體大量靜電；比如交換機等通信產(chǎn)品，一個閃電就很容易會在它們連接的線纜形成很強的脈沖波，這些 都很容易對電路構成威脅。下面我們就對TVS的一些應用知識進行簡單的了解，希望通過簡單的例子讓大家對TVS有比較直觀的認識。不同型號規(guī)格TVS的原 理都是一樣，大家在選型的時候根據(jù)需要去找一下內部結構合適自己產(chǎn)品的型號和規(guī)格就可以了。以上觀點如有不妥，請各位大俠包涵指點。

一、TVS二極管的選型步驟如下：

1.確定待保護電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。如果是交流電，應計算出最大值，即用有效值*1.414。

2.TVS的反向變位電壓即工作電壓（VRWM）--選擇TVS的VRWM等于或大于上述步驟1所規(guī)定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不計,如果步驟1所規(guī)定的電壓高于TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作。

3.最大峰值脈沖功率：確定電路的干擾脈沖情況,根據(jù)干擾脈沖的波形、脈沖持續(xù)時間,確定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈沖功率。

4.所選TVS的最大箝位電壓（VC）應低于被保護電路所允許的最大承受電壓。

5.單極性還是雙極性-常常會出現(xiàn)這樣的誤解即雙向TVS用來抑制反向浪涌脈沖，其實并非如此。雙向TVS用于交流電或來自正負雙向脈沖的場合。TVS有時也用于減少電容。如果電路只有正向電平信號，那麼單向TVS就足夠了。TVS操作方式如下：正向浪涌時,TVS處于反向雪崩擊穿狀態(tài)；反向浪涌時，TVS類似正向偏置二極管一樣導通并吸收浪涌能量。在低電容電路里情況就不是這樣了。應選用雙向TVS以保護電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。

6.如果知道比較準確的浪涌電流IPP，那么可以利用VC來確定其功率，如果無法確定功率的概范圍，一般來說，選擇功率大一些比較好。

二、交流電路電源保護計算實例

圖1為微機電源采用TVS管作線路保護的原理圖。

圖1  微機電源部分原理圖

下面就圖1中的線路保護加以說明。

①  在進線的交流220 V處加雙向TVS管D1，以抑制220 V交流電網(wǎng)中的尖峰干擾。雙向TVS管D1的

選取D1時根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。

②  在變壓器進線處加上抗干擾的電源線濾波器，以消除小尖峰干擾。

③  在變壓器輸出端交流20 V處加上雙向TVS管D2，再一次抑制干擾。雙向TVS管D2的

選取D2時根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。

④  整流濾波輸出直流10 V時，加上單向TVS管D3抑制干擾。單向TVS管D3的

選取D3時根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。

通過如上4次抑制，得到了所謂的“凈化電源”。為了防雷擊等浪涌電壓，還可在交流220 V進線端加上壓敏電阻器，以便更有效地防止干擾進入計算機的CPU及存儲器中，從而進一步提高系統(tǒng)的可靠性。