具有浪涌抑制能力的TVS

• 概述

    电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷电干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护器件TVS的出现使瞬态干扰得到了有效抑制。

    TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）或称瞬变电压抑制二极管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（达1*１0^-12秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

• TVS的特性及其参数（参数表见附表）

1.TVS的特性

    如果用图示仪观察TVS的特性，就可得到图1中左图所示的波形。如果单就这个 曲线来看,TVS管和普通稳压管的击穿特性没有什么区别，为典型的PN结雪崩器件。但这条曲线只反映了TVS特性的一个部分，还必须补充右图所示的特性曲线，才能反映TVS的全部特性。这是在双踪示波器上观察到的TVS管承受大电流冲击时的电流及电压波形。      图中曲线1是TVS管中的电流波形，它表示流过TVS管的电流由1mA突然上升到峰值，然后按指数规律下降，造成这种电流冲击的原因可能是雷击、过压等。曲线2是TVS管两端电压的波形，它表示TVS中的电流突然上升时，TVS两端电压也随之上升，但只上升到VC值，这个值比击穿电压VBR略大，从而对后面的电路元件起到保护作用。

对于几种不同的脉冲波形PN=K·VC·IPP,其中K为功率因数，图3给出了几种典型脉冲波形的K值。

TVS所能承受的瞬时脉冲峰值可达数百安培，其箝位响应时间仅为1*10^-12 秒；TVS所允许的正向浪涌电流,在25℃,1/120秒的条件下,也可达50-200安培。一般地说,TVS所能承受的瞬时脉

冲是不重复的脉冲。而实际应用中，电路里可能出现重复性脉冲。

    TVS器件规定,脉冲重复率比(脉冲持续时间和间歇时间之比)为0.01%。如不符合这一条件，

脉冲功率的积累有可能使TVS烧毁。电路设计人员应注意这一点。TVS的工作是可靠的，即使

长期承受不重复性大脉冲的高能量的冲击，也不会出现"老化"问题。试验证明，TVS安全工作

于10000次脉冲后,其允许脉冲功率仍为原值的80％以上。

• TVS的分类          TVS管按功率分类，可分为500W、600W、1500W及5000W。也可按极性分类。按极 性分为单极性及双极性两种。双极性尾标中缀以C。按TVS管VBR的值对标称值的离,按离散程度,可以把TVS分为两类，即离散程度为±5%和±10%的，离散程度为±5%的,型号中尾标缀以A，如SA5.0 CA。

• TVS的应用    TVS主要用于对电路元件进行快速过电压保护。它能"吸收"功率高达数千瓦的浪 涌信号。TVS具有体积小、功率大、响应快、无噪声、价格低等诸多优点,它的应用十分广泛，如:家用电器；电子仪器；仪表；精密设备；计算机系统；通讯设备;RS232、485及 CAN等通讯端口；ISDN的保护；I/O端口；IC电路保护；音、视频输入；交、直流电源；电机、继电器噪声的抑制等各个领域。它可以有效地对雷电、负载开关等人为操作错误引起的过电压冲击起保护作用，下面是几个TVS在电路应用中的典型例子。

    TVS用于交流电路：见图６，这是一个双向TVS在交流电路中的应用,可以保护整流桥及负载中所有的元器件。图7所示为用单向TVS并联于整流管旁侧以保护整流管不被瞬时脉冲击穿。图8中TVS1是一只双向TVS管，它正负两个方向均可"吸收"瞬时大脉冲,把电路电压箝制到预定水平。这类双向TVS用于交流电路是极方便的。它可以保护变压器以后的所有电路元件。由于加上TVS1,电路保险丝容量要加大。

    TVS2也是一只双向 TVS管，它可以对桥式整流器及以后的电路元件实行过电压 保护。它的Vb值及VC值应与变压器副边输出电压相适应。TVS3是一只单向TVS管，因为加在它上面的电压是已整流后的流电直压,TVS3只保护负载不受过电压冲击,电 路中可以根据需要使用三个TVS管中的一只或几只。

• TVS的选用方法

  1.确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电，应计算出值，即用有
效值*1.414。
  2.TVS的反向变位电压即工作电压（VRWM）--选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定
的操作电压。这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计,如果步骤1所规定的电
压高于TVS的VRWM ,TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态，从而影响电路的工作。
  3.峰值脉冲功率：确定电路的干扰脉冲情况,根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间,确
定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率。
  4.所选TVS的箝位电压（VC）应低于被保护电路所允许的承受电压。
  5.单极性还是双极性-常常会出现这样的误解即双向TVS用来抑制反向浪涌脉冲，其实并非
如此。双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。TVS有时也用于减少电容。如果电路
只有正向电平信号，那麽单向TVS就足够了。TVS操作方式如下：正向浪涌时,TVS处于反向雪
崩击穿状态；反向浪涌时，TVS类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量。在低电容电路
里情况就不是这样了。应选用双向TVS以保护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。
  6.如果知道比较准确的浪涌电流IPP，那么可以利用VC来确定其功率，如果无法确定功率的
大概范围，一般来说，选择功率大一些比较好。

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