当 ESD 或浪涌脉冲等高压瞬变事件通过连接器或者电源线到达电路板上的器件时,必须提供某种形式的系统保护,以避免过压尖峰造成敏感 IC的损坏,因为如果不加以保护,该电压尖峰可能会超过IC的绝对最大额定值。TVS二极管又称为瞬态电压抑制器,是用于保护敏感元件的器件。它们可以对电压尖峰做出反应,并在电压尖峰进入被保护的电路之前将电压钳制在我们需要的水平。TVS二极管用于 IC以防止过压和电弧、电快速瞬变、静电放电、电感负载开关甚至雷击的影响。与标准二极管相比,TVS二极管具有更大的优势,因为它们具有更大的 P-N 结横截面积。 这种优势意味着 TVS 二极管可以安全地将更大的电流传导到GND平面,从而最大限度地减少潜在的危害。它们还可以对高瞬态尖峰做出快速反应,快速抑制尖峰电压并确保电路受到保护。 一般来说尖峰和过压事件可能由各种内部或外部因素引起。这些瞬变可能难以预测,因为有瞬变是重复的发生的,但是有些可能只发生一次,并且瞬变的持续时间和强度可能变化很大。因此,我们需要TVS 二极管来充当保护电路免受瞬变风险的角色。瞬态电压抑制器通常与电路并联放置。 TVS二极管有以下关键的参数。首先是反向截止电压 ,也就是VRM,也称为最大工作峰值电压,这是TVS二极管的正常工作阈值电压。当施加在TVS二极管两端的电压低于此阈值时,TVS 二极管将表现为高阻抗,从而不会影响受保护电路的正常工作。其次是反向击穿电压,你可以理解成TVS 二极管没有导通时,流经TVS 二极管的只有反向漏电流,这个值很小,然后我们认为设定一个电流值,当TVS 二极管由于其两端电压逐渐增大,流经TVS 二极管的电流也逐渐增大时,当流经TVS 二极管的电流的电流值增大到超过我们认为设定的电流值时,我们就认为此时TVS二极管两端的电压就是反向击穿电压,这个一般是TVS厂商基于相关标准设定的,可以在规格书中查阅到。反向击穿电压不应超过它所保护的 IC的绝对最大额定值,不然就会损坏IC。接下来是钳位电压,过压瞬态被限制在由 VCL 定义的电压水平,这也是受保护电路中允许出现的最大电压水平。钳位电压是和峰值脉冲电流有关联的,所以在说嵌位电压时,一般要指明对应的峰值脉冲电流。峰值脉冲电流是 TVS 二极管可以承受而不会损坏的最大浪涌电流。 峰值脉冲电流是根据浪涌电流瞬态波形定义的,在大多数工业应用中,其额定值为 8/20µs,其中 8µs 代表浪涌波形上升到峰值时间,20µs 代表脉冲持续时间。 总结来说,如何选择 TVS 二极管取决于各种关键因素,在选择 TVS 二极管时应牢记几个关键点。配置,钳位电压,峰值脉冲电流,器件外形尺寸,击穿电压,反向关断电压。
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