浪涌TVS管选型指南

1 浪涌电流流过TVS示意图 

2 TVS参数介绍

2.1 TVS特性曲线

 

2.2  参数介绍 

 ：

        额定反向工作电压，在规定的Ir条件下，TVS反向工作时两极的电压值。一般情况， = (0.8~0.9)。

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        击穿电压，等于1mA的测试电流通过TVS时，TVS两极的电压值。

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        反向脉冲峰值电流，TVS反向工作时，在规定的脉冲条件下，TVS允许通过的峰值脉冲电流。峰值脉冲电流应大于电路瞬态浪涌电流。

（）：

        钳位电压，当脉冲峰值电流流过TVS时，其两极的峰值电压。为TVS的电压保护水平，是TVS十分关键的参数，应小于被保护电路耐压水平，否则TVS将失去保护作用。 = (1.2 ~ 1.4)倍的。

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        TVS管的动态电阻，当瞬态电流通过时，TVS二极管中的电阻将导致上升。

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        峰值脉冲功率，等于TVS允许通过的峰值脉冲电流与钳位电压的乘积。峰值脉冲功率与脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关系。综合所有影响因素，一般峰值脉冲功率应考虑20%的安全裕量。

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        反向漏电流，当额定反向工作电压 加于TVS两极时，YVS处于反向关断状态，流过TVS的电流称为反向漏电流。

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        TVS的电容量由其芯片的面积和偏置电压来确定，其偏置电压与电容值C成反比。在应用中要根据电路特性选择合适的电容范围，电容大会使信号损失。

3 设计实例

        4-20mA模拟输入系统，正常工作电压为24V，最大可工作电压33V，芯片输入最大可容忍电压60V。

1） 

           ≥ 33V

2）

          当选定时，的值基本也定了。当  = 33V，基本在36V to 38V。

3） 和 

        初步可选用SMAJ33A，其为38.6V,动态电阻为884mΩ，当浪涌为1 kV IEC 61000-4-5 8/20 µs时，浪涌电流 = 1000 / （40 +  ）= 24.459A。

         =  + 浪涌电流 * 0.884 = 38.6 + 24.459 * 0.884 = 38.6 + 21.62215 = 60.22V。

这已经超过了IC输入最大可容忍电压60V。

        上述为常温时保护电压，当环境温度为85℃时，温漂系数为10^-3/℃。

 （85℃）=  （25℃）* （1 + 10^-3(85℃ - 25℃)）= 63.8332V,

无法覆盖全温度段内的浪涌保护。

        改为选用SMBJ33A，其为0.504Ω。

  （25℃） =  + 浪涌电流 * 0.884 = 38.6 + 24.459 * 0.504 = 38.6 + 12.32756= 50.92756V。

  （85℃） =  （25℃）* （1 + 10^-3(85℃ - 25℃)）= 53.98321V。满足系统使用需求。

4）

        SMAJ33A正常可以耐受400W of 10/1000us或2300 W of 8/20 µs浪涌，高温下需预留50%的裕量。

        对于可承受2300 W 浪涌的管子，全温度段实际按50%计算，即2300 * 50% = 1150W.

  *  = 24.459 * 63.8332 = 1561.296W ＞ 1150W，无法正常使用。

         SMBJ33A正常可以耐受4000W of 8/20 µs浪涌，全温度下可耐受功率 = 4000W * 50% =2000W，  *  = 24.459 * 53.98321= 1320.375W ＜ 2000W，可正常使用。

5） 和 

        漏电与电容根据实际系统需求进行选择，在高速信号上电容影响会比较大。SMBJ33A和SMAJ33A电容一般在100 pF to 200 pF，SMBJ33A和SMAJ33A常温下有1uA漏电。

        所有这些参数里是较容易被忽略的

4 PCB设计

        较差的TVS PCB设计，被保护信号到TVS及TVS到GND产生的寄生电感，都会大大影响保护效果。

        可缩短被保护器件与TVS管间的距离，增加接地过孔，减小接地寄生电阻和寄生电感。