【转】TVS参数

 

TVS管作为保护器件,能够非常有效的防止静电击穿保护电路。在选用TVS管的时候,必须注意其相关的参数,否则会出现意想不到的问题。

首先了解TVS的参数:
      VRWM,VBR,Vc,Ipp,Cd是ESD/TVS器件选型的重要参数.

1.Vc----Clamping voltage @Ipp(最大箝位电压)  
   Vc箝位电压指在特定的Ipp电流时,脉冲电压通过ESD保护器件后所被箝位的电压。PESD5V0L2BT在Ipp为1A时Vc为10V,如果1000V的瞬间干扰信号经过PESD5V0L2BT,线上电压将被箝位在10V左右。      
   

2.VRWM----Working Peak Reverse Voltage (最大反向工作电压)

  Ir----Maximum Reverse Leakage Current @ VRWM (最大反向漏电流)

   Vrwm表示在规定的Ir下,TVS器件两端的电压值成为最大反向工作电压。通常Vrwm=(0.8~0.9)Vbr。在这个电压下,器件的功耗消耗很小。使用时,应使Vrwm不低于被保护器件或线路的正常工作电压。

一般Vrwm会低于85%Vc而高于正常工作电压,以便TVS接入电路而不影响正常电路工作。

3.VBR----Breakdown Voltage @ IT (反向击穿电压)

   TVS管通过规定的测试电流It时的电压,这是表示TVS管导通的标志电压,即从此点开始器件进入雪崩击穿。

4.Ppp----Maximum Peak Pulse Power (最大峰值脉冲功率)

  PPP峰值脉冲功率为ESD器件上瞬间通过的最大功率值。如图所示,NUP2105的峰值功率为,是指8/20us脉冲波(8us达到100%Ipp,20us达到50%Ipp),保护器件能够承受的最大功率为350w。

5.Cj ----Junction Capacitance (结电容)

  主要是指TVS连接GND和I/O时,具有的电容值。Cd为ESD/TVS器件的引脚寄生电容,通信速率越高,线路上使用的ESD保护 器件的结电容要越低,否则将破坏数据信号。如图所示,PRTR5V0U2X的Cd远低于1pf,非常适合用于USB2.0等高速通信场合。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。

6.         IT---- Test Current (测试电流) 在这个电流值下规定器件的反向击穿电压值器件的反向击穿电压值。

7.单向保护和双向保护

    如图所示,单向保护器件仅能对正脉冲或者负脉冲进行防护,而双向保护器件一端接要保护的线路,一端接地,无论来自反向还是来自正向的ESD脉冲均被释放,更有效地保护了IC。

有了这些主要的参数,基本上就能知道如何选择一个适合自己电路的TVS了。
Vc、Ipp反映了TVS器件的浪涌抑制能力。当TVS承受额定的瞬时峰值脉冲电流Ipp时,可能在器件上的瞬时最大电压值即最大箝位电压为Vc。此时,如果脉冲时间为规定的标准值,则TVS的最大峰值脉冲功率为:PM=Vc*Ipp。因此在选用TVS前,最好对线路中产生的脉冲类型有大致的了解,是单脉冲,还是复脉冲,脉冲的上升时间,脉宽,峰值等,以便确定Vc,Ipp,PM。
一般确定VRWM应等于或略高于电路的正常工作电压,确保TVS的接入不会影响到正常的工作。在交流线路,则需要根据正常工作电压的squar(2)(即1.414)倍,也就是峰值来确定。
VBR不能小于电路的最大允许工作电压。否则TVS进入雪崩,漏电流增大,影响电路工作。
如果作为IO脚保护,需要认真研究Cj和insert loss,会改变信号的相位和强度,可能造成工作不稳定。另外,还有双向的TVS管,双向的参数同样适用。

### TVS 参数定义、作用及应用场景 #### 1. 反向截止电压 (Vrwm) 反向截止电压是指TVS管在正常工作状态下能够承受的最大反向电压。在此电压下,TVS管不会发生击穿现象[^1]。该参数的作用在于确保电路中的信号或电源电压处于安全范围内时,TVS管保持关闭状态。 #### 2. 钳位电压 (Vc) 钳位电压是在规定的峰值电流条件下,TVS管两端所能达到的最大箝位电压值。它决定了当过电压事件发生时,TVS管能将电压限制到多低的程度。较低的钳位电压有助于保护敏感电子元件免受过高电压的影响。 #### 3. 峰值脉冲电流 (Ipp) 峰值脉冲电流表示TVS管能够在短时间内通过的最大电流值。这一参数反映了器件吸收瞬态能量的能力[^4]。较高的Ipp意味着更强的抗浪涌性能,在面对大电流冲击时更可靠。 #### 4. 脉冲功率 (Pp) 脉冲功率通常由特定条件下的波形决定(如8/20μs 或 10/1000μs),用于衡量TVS管处理短暂高能量事件的能力。对于不同应用场景,选择合适的脉冲功率至关重要。 #### 应用场景 - **消费电子产品**: 如手机充电接口处采用小型化表面贴装(SMD)类型的TVS来防护静电放电(ESD)[^3]。 - **工业控制设备**: 利用具有较高耐压等级和更大通流量特性的产品应对雷击引起的线路感应高压情况[^2]。 - **汽车电子系统**: 特别针对启动电机产生的抛负载效应选用专门设计的标准件进行有效遏制。 ```python # 示例代码展示如何根据需求筛选适合的TVS型号 def select_tvs(voltage, current): tvs_list = [ {"model": "PESD1CAN", "voltage": 5.8, "current": 3}, {"model": "SD05C", "voltage": 6.8, "current": 24} ] selected_tvss = [] for t in tvs_list: if t["voltage"] >= voltage and t["current"] >= current: selected_tvss.append(t) return selected_tvss print(select_tvs(6, 20)) ```
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