TVS的七大參數(shù)和選型

TVS 瞬態(tài)電壓抑制器。TVS管有單向和雙向之分，單向TVS一般用于直流供電電路，雙向TVS應(yīng)用于電壓交變的電路。單向TVS管應(yīng)用于直流電路，當(dāng)電路正常工作時(shí)，TVS處于截止?fàn)顟B(tài)（高阻態(tài))，不影響正常工作。當(dāng)電路出現(xiàn)瞬態(tài)電壓突變并且達(dá)到TVS的擊穿電壓（雪崩)，TVS 會(huì)迅速由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，泄放由異常過(guò)壓導(dǎo)致的瞬態(tài)過(guò)電流到地，同時(shí)將異常電壓箝位在較低水平，從而保護(hù)后級(jí)電路免遭異常過(guò)壓的損壞。當(dāng)異常過(guò)壓消失后，TVS阻值又恢復(fù)為高阻態(tài)。

TVS的七大參數(shù)

如上圖所示，TVS有以下七大參數(shù)：

VRWM反向關(guān)斷電壓/反向工作電壓

TVS的最高工作電壓，可連續(xù)施加不引起TVS 劣化或損壞的最高工作峰值電壓或直流峰值電壓。對(duì)于交流電壓，用最高工作電壓有效值表示，在VRWM下，TVS被認(rèn)為是不工作的，即不導(dǎo)通的。電路設(shè)計(jì)時(shí)最高工作的電壓必須小于VRWM，否則將會(huì)導(dǎo)致TVS工作導(dǎo)致電路異常。

IR 反向漏電流

反向漏電流一般是待機(jī)電流。在規(guī)定溫度和最高工作電壓條件下流過(guò) TVS 的最大電流。TVS的漏電流一般是在反向工作電壓下測(cè)量，對(duì)于某一型號(hào) TVS， IR 應(yīng)在規(guī)定值范圍內(nèi)。對(duì)于 TVS兩端施加的電壓值為 VRWM，從電流表讀出的電流就是 TVS 的漏電流 IR。對(duì)于同功率和同電壓的 TVS，在 VRWM 小于等于 10 V 時(shí)， 雙向 TVS 漏電流是單向 TVS 漏電流的兩倍。一般的漏電流<100 nA，對(duì)于一些模擬端口，漏電流會(huì)影響 ADC 的采樣值，所以 TVS 的漏電流越小越好。

VBR 擊穿電壓

擊穿電壓（breakdown voltage），當(dāng) ESD 防護(hù)開(kāi)始工作的電壓，一般是 TVS 通過(guò) 1 mA 時(shí)的電壓，一般施加電流的時(shí)間不超過(guò) 400 ms,以免損壞器件， VBRmin 和 max 是 TVS 擊穿電壓的一個(gè)偏差，一般 TVS 為正負(fù) 5%的偏差。測(cè)量時(shí) VBR 落在 min 和 max 之間視為合格品。

IPP 峰值脈沖電流

峰值電流，給定脈沖電流波形的峰值。TVS 一般選用 10/1000 us 或者 8/20 us 的電流波形。

VC 箝位電壓

箝位電壓，施加在規(guī)定波形的峰值脈沖電流 IPP 時(shí)， TVS 兩端的峰值電壓。IPP 以及 VC 是衡量TVS 在電路保護(hù)中抵抗浪涌脈沖電流以及限制電壓能力的參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)是互相聯(lián)系的。對(duì)于相同型號(hào)的 TVS， IPP 越大耐電流沖擊能力越強(qiáng)，若在 IPP 相同下的 VC 越小，說(shuō)明 TVS 的箝位特性越好。

Cj結(jié)電容

結(jié)電容是 TVS 中的寄生電容，在高速 IO 端口保護(hù)需要重點(diǎn)關(guān)注，過(guò)大的結(jié)電容可能會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量。根據(jù)被保護(hù)的信號(hào)速率，選擇合適的結(jié)電容，如下給出常見(jiàn)接口，推薦的 ESD 結(jié)電容大小范圍。

TVS 功率

TVS 功率是在考慮防浪涌時(shí)， TVS 不會(huì)被浪涌電流脈沖打壞。

TVS選型（5a測(cè)試脈沖為例）

1.確定TVS管的反向關(guān)斷電壓VRWM

例如：產(chǎn)品為24V系統(tǒng)，則反向關(guān)斷電壓一般要求大于或等于供電電壓即可，但考慮到需要過(guò)電壓性能測(cè)試，所以選擇36V。

2.確定TVS的峰值電流

例如：5a脈沖最高峰值為202V，測(cè)試設(shè)備輸出內(nèi)阻為4Ω（這兩項(xiàng)均與測(cè)試設(shè)備和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)）。則可知TVS的峰值電流Ipp應(yīng)該不小于50.5A。

3.確定TVS的箝位電壓

箝位電壓Vcmax一般為反向關(guān)斷電壓VRWM的1.5~2倍，因此選擇箝位電壓Vcmax范圍為54V~72V。

4.確定TVS管的峰值功率

根據(jù)箝位電壓和峰值電流，可知TVS管的峰值功率Pppm范圍為2.7kW~3.6kW。應(yīng)注意的是，5a脈沖不同于浪涌脈沖，其脈沖寬度大，持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)。5~10ms時(shí)峰值達(dá)到最大202V，此時(shí)要求TVS管的功率應(yīng)在3.6kW以上；而在100ms時(shí)電壓脈沖峰值有84V，此時(shí)應(yīng)要求TVS功率在1.5kW以上。選型時(shí)應(yīng)關(guān)注器件的功率的功率時(shí)間曲線。

5.確認(rèn)選型：

根據(jù)以上參數(shù)，選擇型號(hào)為SM8S 36A 6701的TVS管來(lái)防護(hù)5a脈沖。型號(hào)SM8S 36A 6701的TVS管是單向?qū)ǖ腡VS管，該TVS的反向關(guān)斷電壓為36V，最大通流量為114A，滿足要求。

再看SM8S 36A 6701的功率時(shí)間曲線如上，10ms時(shí)器件防護(hù)功率為5.3kW，高于峰值功率3.6kW的防護(hù)要求；100ms時(shí)防護(hù)功率為1.8kW。高于1.5kW防護(hù)要求，因此選型完畢。