中心議題：

• 瞬態抑製器的性能與應用

解決方案：

• 交流電路選用雙極性TVS
• 多線保護選用TVS陣列

瞬態幹擾

瞬態幹擾指交流電網上出現的浪湧電壓、振鈴電壓
、火花放電等瞬間幹擾信號
，其特點是作用時間極短，但電壓幅度高

、瞬態能量大。瞬態幹擾會造成控製係統的電源電壓的波動;dangshuntaidianyadiejiazaikongzhixitongdeshurudianyashang，shishurukongzhixitongdedianyachaoguoxitongneibuqijiandejixiandianyashi，bianhuisunhuaikongzhixitongneibudeshebei，yincibixucaiyongyizhicuoshi。

矽瞬變吸收二極管

矽瞬變吸收二極管的工作有點象普通的穩壓管，是箝位型的幹擾吸收器件;其應用是與被保護設備並聯使用。矽瞬變電壓吸收二極管具有極快的響應時間(亞納秒級)和相當高的浪湧吸收能力，及極多的電壓檔次。可用於保護設備或電路免受靜電、電感性負載切換時產生的瞬變電壓，以及感應雷所產生的過電壓。

TVS管有單方向(單個二極管)和雙方向(兩個背對背連接的二極管)兩種，它們的主要參數是擊穿電壓
、漏電流和電容。使用中TVS管的擊穿電壓要比被保護電路工作電壓高10%左右
，以防止因線路工作電壓接近TVS擊穿電壓，使TVS漏電流影響電路正常工作;也避免因環境溫度變化導致TVS管擊穿電壓落
入線路正常工作電壓的範圍。

TVS管有多種封裝形式

，如軸向引線產品可用在電源饋線上;雙列直插的和表麵貼裝的適合於在印刷板上作為邏輯電路

、I/O總線及數據總線的保護。

TVS的特性

TVS的電路符號和普通的穩壓管相同。其電壓-電流特性曲線如圖1所示。其正向特性與普通二極管相同
，反向特性為典型的PN結雪崩器件。圖2是TVS的電流-時間和電壓-時間曲線。在浪湧電壓的作用下，TVS兩極間的電壓由額定反向關斷電壓VWM上升到擊穿電壓VBR，而被擊穿。隨著擊穿電流的出現，流過TVS的電流將達到峰值脈衝電流IPP，同時在其兩端的電壓被箝位到預定的最大箝位電壓VC以下。其後
，隨著脈衝電流按指數衰減，TVS兩極間的電壓也不斷下降
，最後恢複到初態，這就是TVS抑製可能出現的浪湧脈衝功率
，保護電子元器件的過程。當TVS兩極受到反向高能量衝擊時，它能以10~12s級(ji)的(de)速(su)度(du)，將(jiang)其(qi)兩(liang)極(ji)間(jian)的(de)阻(zu)抗(kang)由(you)高(gao)變(bian)低(di)，吸(xi)收(shou)高(gao)達(da)數(shu)千(qian)瓦(wa)的(de)浪(lang)湧(yong)功(gong)率(lv)
，使(shi)兩(liang)極(ji)間(jian)的(de)電(dian)位(wei)箝(qian)位(wei)於(yu)預(yu)定(ding)值(zhi)
，有(you)效(xiao)地(di)保(bao)護(hu)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)中(zhong)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)免(mian)受(shou)浪(lang)湧(yong)脈(mai)衝(chong)的(de)損(sun)害(hai)。TVS具有響應時間快、瞬態功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小
、箝位電壓容易控製
、體積小等優點，目前已廣泛應用於家用電器
、電子儀表、通訊設備、電源、計算機係統等各個領域。

TVS的主要參數

最大反向漏電流ID和額定反向關斷電壓VWM。VWM是TVS最大連續工作的直流或脈衝電壓
，當這個反向電壓加於TVS的兩極間時它處於反向關斷狀態，流過它的電流應小於或等於其最大反向漏電流ID。最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR。VBR是TVS最小的擊穿電壓。在25℃時，低於這個電壓TVS是不會發生雪崩的。當TVS流過規定的1mA電流(IR)時，加於TVS兩極的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度，可把VBR分為5%和10%兩種。對於5%的VBR來說，VWM=0.85VBR;對於10%的VBR來說，VWM=0.81VBR。

最大箝位電壓VC和最大峰值脈衝電流IPP。當持續時間為20mS的脈衝峰值電流IPP流過TVS時

，在其兩端出現的最大峰值電壓為VC。VC
、IPP反映了TVS的浪湧抑製能力。VC與VBR之比稱為箝位因子，一般在1.2~1.4之間。

電容量C。電容量C是由TVS雪崩結截麵決定的
，是在特定的1MHz頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比
，C太大將使信號衰減。因此，C是數據接口電路選用TVS的重要參數。

最大峰值脈衝功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脈衝功率耗散值。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪湧電流的承受能力越大;在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低
，其浪湧電流的承受能力越大。另外，峰值脈衝功耗還與脈衝波形、持續時間和環境溫度有關。而且，TVS所能承受的瞬態脈衝是不重複的
，器件規定的脈衝重複頻率(持續時間與間歇時間之比)為0.01%。如果電路內出現重複性脈衝，應考慮脈衝功率的累積，有可能損壞TVS。

箝位時間TC。TC是從零到最小擊穿電壓VBR的時間。對單極性TVS小於1×10-12s;對雙極性TVS小於10×10-12s。
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TVS的分類

TVS器件按極性可分為單極性和雙極性兩種;按用途可分為通用型和專用型;按封裝和內部結構可分為：軸向引線二極管
、雙列直插TVS陣列、貼片式和大功率模塊等。軸向引線的產品峰值功率可以達到400W、500W、600W
、1500W和5000W。其qi中zhong大da功gong率lv的de產chan品pin主zhu要yao用yong在zai電dian源yuan饋kui線xian上shang，低di功gong率lv產chan品pin主zhu要yao用yong在zai高gao密mi度du安an裝zhuang的de場chang合he。對dui於yu高gao密mi度du安an裝zhuang的de場chang合he還hai可ke以yi選xuan擇ze雙shuang列lie直zhi插cha和he表biao麵mian貼tie裝zhuang的de封feng裝zhuang形xing式shi。

TVS的選用

確定被保護電路的最大直流或連續工作電壓
，電路的額定標準電壓和最大可承受電壓。

TVS的額定反向關斷電壓VWM應大於或等於被保護電路的最大工作電壓。若選用的VWM太低，器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。

TVS的最大反向箝位電壓VC應小於被保護電路的損壞電壓。

在規定的脈衝持續時間內
，TVS的最大峰值脈衝功率PM必須大於被保護電路可能出現的峰值脈衝功率。在確定了最大箝位電壓後
，其峰值脈衝電流應大於瞬態浪湧電流。一般TVS的最大峰值脈衝功率是以10/1000ms的非重複脈衝給出的


，而實際的脈衝寬度是由脈衝源決定的，當脈衝寬度不同時其峰值功率也不同。如某600WTVS，對1000ms脈寬最大吸收功率為600W
，但是對50ms脈寬吸收功率就可達到2100W，而對10ms的脈寬最大吸收功率就隻有200W了。而且吸收功率還和脈衝波形有關：如果是半個正弦波形式的脈衝
，吸收功率就要減到75%

，若是方波形式的脈衝，吸收功率就要減到66%。

平均穩態功率的匹配對於需要承受有規律的
、短暫的脈衝群衝擊的TVS，如應用在繼電器、功率開關或電機控製等場合，有必要引入平均穩態功率的概念。舉例說明，在一功率開關電路中會產生120Hz
，寬度為4ms，峰值電流為25A的脈衝群。選用的TVS可以將單個脈衝的電壓箝位到11.2V。此中平均穩態功率的計算為：脈衝時間間隔等於頻率的倒數1/120=0.0083s，峰值吸收功率是箝位電壓與脈衝電流的乘積11.2V×25A=280W，平均功率則為峰值功率與脈衝寬度對脈衝間隔比值的乘積，即　280×(0.000004S/0.0083S)=0.134W。也就是說

，選用的TVS平均穩態功率必須大於0.134W。

對於數據接口電路的保護，還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。

根據用途選用TVS的極性及封裝結構。交流電路選用雙極性TVS較為合理;多線保護選用TVS陣列更為有利。

溫度考慮瞬態電壓抑製器可以在-55℃~+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度下工作
，由於其反向漏電流ID是隨溫度增加而增大;功耗隨TVS結溫增加而下降，從+25℃到+175℃，大約線性下降50%;擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的係數增加。因此，必須查閱有關產品資料，考慮溫度變化對其特性的影響。

TVS管在使用中應注意的事項

對瞬變電壓的吸收功率(峰值)與瞬變電壓脈衝寬度間的關係。手冊給的隻是特定脈寬下的吸收功率(峰值)，而實際線路中的脈衝寬度則變化莫測，事前要有估計。對寬脈衝應降額使用。

對dui小xiao電dian流liu負fu載zai的de保bao護hu，可ke有you意yi識shi地di在zai線xian路lu中zhong增zeng加jia限xian流liu電dian阻zu，隻zhi要yao限xian流liu電dian阻zu的de阻zu值zhi適shi當dang
，不bu會hui影ying響xiang線xian路lu的de正zheng常chang工gong作zuo，但dan限xian流liu電dian阻zu對dui幹gan擾rao所suo產chan生sheng的de電dian流liu卻que會hui大da大da減jian小xiao。這zhe就jiu有you可ke能neng選xuan用yong峰feng值zhi功gong率lv較jiao小xiao的deTVS管來對小電流負載線路進行保護。

對重複出現的瞬變電壓的抑製
，尤其值得注意的是TVS管的穩態平均功率是否在安全範圍之內。

降額使用

作為半導體器件的TVS管，要注意環境溫度升高時的降額使用問題。 特別要注意TVS管的引線長短，以及它與被保護線路的相對距離。當沒有合適電壓的TVS管供采用時，允許用多個TVS管串聯使用。串聯管的最大電流決定於所采用管中電流吸收能力最小的一個。而峰值吸收功率等於這個電流與串聯管電壓之和的乘積。

TVS管的結電容是影響它在高速線路中使用的關鍵因素
，在這種情況下，一般用一個TVSguanyuyigekuaihuifuerjiguanyibeiduibeidefangshilianjie，youyukuaihuifuerjiguanyoujiaoxiaodejiedianrong，yinererzhechuanliandedengxiaodianrongyejiaoxiao，kemanzugaopinshiyongdeyaoqiu。