TVS解决开关电源的电压尖峰

原创 已于 2025-02-27 18:51:06 修改 · 1.1k 阅读 · 5 ·
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#能源

于 2025-02-25 20:48:09 首次发布

如何使用

比如我这里的是推挽的拓扑，使用的输入电压是24V，那么最大Vds电压应该是24V*2=48V，但是由于漏感和PCB上的寄生参数，导致出现了较大的尖峰电压，如图1所示可以看到未加TVS的时候的最大电压达到了150V，在MOS的DS并联TVS后电压尖峰得到了很好的抑制，约为60V左右，如图2所示，效果还是很明显的，可以较好的抑制电压冲击，避免MOS击穿。

图1.未加TVS
图2.增加TVS后

如何选择

在挑选TVS的时候主要关注Vc也就是钳位电压，以及<

最低0.47元/天 解锁文章
开关电源的3种尖峰吸收电路分析！
04-14 709
为此， 开关断开时， 就需要采用吸收电路。本文介绍了RC、RCD、LC等吸收电路， 这些吸收电路的基本工作原理就是在开关断开时为开关提供旁路， 以吸收蓄积在寄生电感中的能量， 并使开关电压被钳位， 从而抑制浪涌电流。这样， 由于吸收电阻的作用， 其阻抗将变大， 那么， 吸收电容也就等效地增加了开关的并联电容的容量， 从而抑制开关断开的电压浪涌。其电压上升到吸收电容的电压时， 吸收二极管导通， 从而使开关电压被吸收二极管所钳位(约为1 V左右)， 同时寄生电感中蓄积的能量也对吸收电容充电。
开关电源的尖峰吸收电路研究.pdf
09-06
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（P
【每日一问】为什么MOS管关断时会产生尖峰电压？如何抑制产生的尖峰电压？
最新发布
qq_54412653的博客
09-07 1344
并联TVS瞬态抑制二极管：在MOS管D-S间反向并联TVS，当尖峰电压超过TVS的击穿电压时，TVS迅速导通，将尖峰电压钳位在安全值（需确保TVS的耐压值高于正常工作电压，且响应速度≤10ns）。选用低封装电感的MOS管（如DFN、TO-252封装，比传统TO-220封装寄生电感小50%以上），避免使用引脚过长的器件。1.关断时产生尖峰电压的原因：电路中的寄生电感（如MOS管封装电感、布线电感、变压器漏感）与MOS管结电容在关断瞬间发生。3.抑制尖峰电压的方法：从以上尖峰电压的推导公式发现，尖峰电压。
开关电源的一点碎片记录——1尖峰问题
李家七郎的博客
06-14 1071
这是我之前在工作中遇到的问题，之前做开关电源，有点凭印象了，认为电压尖峰的产生是因为电流过冲，如图绿色为变压器的电压波形，紫色为电流波形，今天依靠公式来记录一下。但是影响开关电源效率的一大因素就是交叉损耗，既不能过快，也不能过慢。在硬件方面，造成电流的变化率过快的原因是因为mos管开关速度过快。当电流的变化率过剧时，就会产生高额电压。可以说开关电源是平衡的艺术了。
[转载]开关电源中的全部缓冲吸收电路解析，收藏了！
zhjmyx的专栏
12-12 4202
基本拓扑电路上一般没有吸收缓冲电路，实际电路上一般有吸收缓冲电路，吸收与缓冲是工程需要，不是拓扑需要。 吸收与缓冲的功效： ● 防止器件损坏，吸收防止电压击穿，缓冲防止电流击穿 ● 使功率器件远离危险工作区，从而提高可靠性 ● 降低（开关）器件损耗，或者实现某种程度的关软开 ● 降低di/dt和dv/dt，降低振铃，改善EMI品质 ● 提高效率（提高效率是可能的，但弄不好也...
反激式开关电源吸收电路概述
YH_X9256的博客
01-19 2229
在反激式开关电源设计过程中，一般会在初级添加吸收电路用于吸收开关瞬间产生的浪涌噪声，常见的处理措施一般有三类：RCD钳位吸收、稳压管钳位吸收、RC+稳压管; 1.RCD吸收 RCD钳位法结构简单，成本低廉的特点而得以广泛使用。RCD钳位电路的钳位电压会随着负载的变化而变化，当开关导通时，一次侧线圈充能，在开关断开时，一次侧能量传递至二次侧线圈，但一次侧漏感能量还存在，在没有吸收电路释...
RC吸收尖峰电压电路
D1557329860的博客
08-26 1531
组合：电阻、电容、开关二极管。
电源技术中的基于开关电源的尖峰吸收电路研究
10-20
RCD吸收电路则增加了二极管，可以更有效地钳位开关电压，进一步降低浪涌的影响。LC吸收电路则是利用电感和电容的特性来存储和释放能量，有效地消除变压器的励磁能量。 在设计和选择尖峰吸收电路时，需要综合考虑...
精选资源
开关电源设计笔记 开关电源设计
06-10
10. **RCD吸收电路**：R值决定MOSFET尖峰电压，C值通常选用高压瓷片电容，D元件可选择FR系列二极管，小功率电源中TVS管也可作为替代方案。 11. **MOSFET选择**：关注启动、短路时的SOA曲线，以及高温和低温下的电流...
MOSFET在开关电源中常见的失效原因及解决办法
07-20
最后，栅极电压失效是由于栅极遭受异常电压尖峰，导致栅极栅氧层失效。 在MOSFET的选用和应用过程中，设计师必须注意这些潜在的失效模式，并采取相应的预防措施。例如，根据应用环境和负载条件合理选择降额值；设计...
开关电源的3种尖峰吸收电路分析
03-31
为了防止开关电源(开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成)系统中的高速开关电路存在的分布电感与电容在二极管蓄积电荷的影响下产生浪涌电压与噪声。文中通过采用RC或LC吸收电路对二极管蓄积电荷产生的浪涌电压采用非晶磁芯和矩形磁芯进行磁吸收， 从而解决了开关电源浪涌电流的产生以及抑制问题。
TVS管工作原理：【图文讲解】
weixin_66299220的博客
10-01 4539
对于同功率和同电压的 TVS，在 VRWM ≤10V时，双向 TVS 漏电流是单向TVS 漏电流的2倍。漏电流主要带来了功率的损耗，或者是在模拟信号中，会影响AD信号的采样值，所以TVS的。在Vrwm下，认为TVS是不工作的，即是不导通的。时，TVS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。击穿电压，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。
尖峰吸收电路怎么计算
lcssay的博客
11-12 2687
这些计算方法只是理论上的估算，在实际电路设计中，还需要考虑元件的实际参数公差、电路的寄生参数以及具体的应用环境等因素，通过实际测试和调整来确定最终的电阻和电容值。
【ESD专题】案例：TVS管钳位电压能不能通过TLP测试数据表征？
一点硬件
05-09 1136
在无法实际测试到到真实的钳位电压波形的情况下，我们可以通过手册中的TLP测试（条件：tp=100ns Ipp=16A）去对应IEC61000-4-2 8kV的系统级静电测试来评估ESD保护器件的防护能力。
【分立元件】案例：新人加了个TVS管为什么可能导致系统不能正常工作
一点硬件
09-19 641
TVS是一种限压型的过压保护器，它将过高的电压钳制至一个安全范围，藉以保护后面的电路，有着比其它保护元件更快的反应时间，这使TVS可用在防护lighting、switching、ESD等快速破坏性瞬态电压。
MOS的寄生电容在脉冲信号以及如何减少MOS管下降沿的电压尖峰？
weixin_66486719的博客
12-26 1473
当MOS管关断时，电容C可以吸收瞬间的能量变化，电阻R则用于限制电容的充电电流，防止电容过充。根据V = Q/C（V是电压，Q是电荷量，C是电容），当电荷量快速变化（放电）时，由于寄生电容的值是固定的，就会产生一个电压的突变。采用有源钳位驱动电路： 有源钳位驱动电路可以在MOS管关断时，将栅极电压钳制在一个合适的范围内，防止栅极电压过低而产生过大的电压尖峰。这种电路通过一个额外的晶体管和反馈电路来实现对栅极电压的控制，例如，在一些高端的功率电子设备中，采用有源钳位驱动电路来优化MOS管的关断特性。
TVS管+二极管钳位电路的分析
xiebingsuccess的博客
02-26 5402
往哪里转移我们先不管，总之一点就是，没有了电源来输入，并且初级线圈已经没电流啦，它不能成为磁场能持续存在的原因，所以变压器一定想办法找其它原因来保持住自己的磁场能。，能量在L和C之间倒腾来倒腾去，而这个过程中会存在电压尖峰（会存在一个时刻，电感存的能量为0，能量全在电容里面，此时电压最高）。二极管处于导通的状态电压就不会再升了，电流可以根据W0=1/2*L*I^2计算出来初始值，这里的L为次级线圈的电感量，W0为开关断开时磁芯中的磁场能量。开关断开，初级线圈电流为0，此时磁芯中的磁场能该何去何从呢？
反激电源RCD尖峰吸收电路的原理以及调试
mnmmnmn的博客
08-09 8344
反激电源RCD尖峰吸收电路的原理以及调试
如何抑制电路设计时形成的尖峰电流
lu_pengchip的博客
02-22 2665
一：尖峰电流的形成 数字电路输出高电平时从电源拉出的电流Ioh和低电平输出时灌入的电流Iol的大小一般是不同的，即：Iol》Ioh。以下图的TTL与非门为例说明尖峰电流的形成： 图1 TTL与非门 输出电压如右图（a）所示，理论上电源电流的波形如右图（b），而实际的电源电流保险如右图（c）。由图（c）可以看出在输出由低电平转换到高电平时电源电流有一个短暂而幅度很大的尖峰。尖峰电源电流的波形随所用器...
TVS管可以应对高频尖峰电压吗？
05-15
<think>好的，用户问TVS管是否适用于高频尖峰电压场景，需要结合之前提供的引用内容来解答。首先，我需要回顾一下引用的资料。引用[1]提到TVS管的箝位响应时间非常短，只有1×10-12秒，这说明它的反应速度极快，可能适合高频场景。引用[2]也提到TVS管用于抑制雷电和开关通断产生的高压脉冲，这些都属于瞬态的高频干扰。引用[3]讨论的是BUCK变换器中的电压电流尖峰问题，其中提到使用RCL缓冲电路，但可能TVS管也可以作为补充方案。 接下来，我需要分析高频尖峰的特点。高频尖峰通常具有快速的上升时间和高幅值，比如开关电源中的噪声。这时候，保护器件需要快速响应才能有效箝位电压。TVS管的响应时间在皮秒级，理论上应该能应对高频尖峰。不过还要考虑其功率处理能力和寄生参数的影响，比如结电容是否会影响高频信号。 另外，用户可能关心TVS在高频下的性能是否优于其他二极管，比如稳压管或快恢复二极管。根据引用[2]，TVS管的浪涌电流承受能力大，且专门设计用于瞬态抑制，而普通稳压二极管可能响应较慢或功率不足。同时，高频应用中需要考虑TVS的结电容是否会导致信号失真，特别是在高速电路中，结电容过大会影响信号完整性。 然后，我需要整理应用时的注意事项，比如选型时要选择低结电容的TVS，确保其响应时间和功率匹配。另外，可能需要配合其他电路如RC缓冲电路（如引用[3]提到的）来进一步抑制尖峰，尤其是在大功率场景下。 最后，总结TVS管的适用性，强调其快速响应和大电流处理能力，但也指出在高频下的潜在问题及解决方案。这样用户就能全面了解TVS在高频尖峰中的应用特性和限制。</think>### TVS管在高频尖峰电压场景中的应用特性分析 #### 1. **高频尖峰电压特性** 高频尖峰电压通常指$t_r < 1\, \text{ns}$的瞬态电压脉冲，常见于： - 开关电源的MOSFET关断瞬间[^3] - 电力电子器件换流过程 - ESD（静电放电）事件 #### 2. **TVS管核心参数匹配性** TVS管的关键特性可完美应对高频尖峰： $$ t_{resp} = 1 \times 10^{-12}\, \text{s} \quad (\text{箝位响应时间}) $$ $$ P_{PM} = V_C \cdot I_{PP} \quad (\text{脉冲功率公式}) $$ 其响应速度比常规稳压二极管快$10^3$倍以上[^1]，可有效箝位$1\, \text{GHz}$级高频干扰。 #### 3. **高频场景特殊考量** | 参数 | 影响 | 优化方向 | |-------------|-----------------------------|----------------------------| | 结电容$C_j$ | 高频信号衰减（$X_C=1/(2\pi f C_j)$） | 选择$C_j < 1\, \text{pF}$的TVS | | 引线电感 | 产生二次谐振尖峰 | 采用贴片封装(SMD)器件 | | 热响应 | 连续高频脉冲累积发热 | 增加散热设计 | #### 4. **典型应用拓扑** ``` ┌───TVS───┐ 输入信号─┤ ├─被保护电路 └─|︱─GND─┘ ``` 需满足： $$ V_{RWM} > V_{normal} $$ $$ V_C < V_{max\_device} $$ 例如在$12\, \text{V}$系统中选用$15\, \text{V}$ VRWM的SMDJ15A。 #### 5. **与缓冲电路协同设计** 在大功率BUCK变换器中，建议组合应用： $$ \text{TVS} + RCD\ \text{缓冲电路} $$ 可同时抑制： - 电压尖峰（主要靠TVS） - 电流尖峰（主要靠缓冲电路）[^3]
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