一文看懂TVS的電路保護機制2
TVS的參數
A. 擊穿電壓(VBR):TVS在此時阻抗驟然降低,處于雪崩擊穿狀態。
B. 測試電流(IT):TVS的擊穿電壓VBR在此電流下測量而得。一般情況下IT?。?span lang="EN-US">MA。
C. 反向變位電壓(VRWM):TVS的最大額定直流工作電壓,當TVS兩端電壓繼續上升,TVS將處于高阻狀態。
D. 最大反向漏電流(IR):在工作電壓下測得的流過TVS的最大電流。
E. 最大峰值脈沖電流(IPP):TVS允許流過的最大浪涌電流,它反映了TVS的浪涌抑制能力。
F. 最大箝位電壓(VC):當TVS管承受瞬態高能量沖擊時,管子中流過大電流,峰值為IPP,端電壓由VRWM值上升到VC值就不再上升了,從而實現了保護作用。浪涌過后,隨時間IPP以指數形式衰減,當衰減到一定值后,TVS兩端電壓由VC開始下降,恢復原來狀態。最大箝位電壓VC與擊穿電壓VBR之比稱箝位因子Cf,表示為Cf= VC /VBR,一般箝位因子僅為1.2~1.4。
G. 峰值脈沖功率(PP):PP按峰值脈沖功率的不同TVS分為四種,有500W、600W、1500W和5000W。最大峰值脈沖功率:最大峰值脈沖功率為:PN=VC·IPP。顯然,最大峰值脈沖功率愈大,TVS所能承受的峰值脈沖電流IPP愈大;另一方面,額定峰值脈沖功率PP確定以后,所TVS能承受的峰值脈沖電流IPP,隨著最大箝位電壓VC的降低而增加。TVS最大允許脈沖功率除了和峰值脈沖電流和箝位電壓有關外,還和脈沖波形、脈沖持續時間和環境溫度有關。
TVS所能承受的瞬時脈沖峰值可達數百安培,其箝位響應時間僅為1*10-12 秒;TVS所允許的正向浪涌電流,在 25℃,1/120秒的條件下,也可達50-200安培。一般地說,TVS所能承受的瞬時脈沖是不重復的脈沖。而實際應用中,電路里可能出現重復性脈沖。
TVS器件規定,脈沖重復率比(脈沖持續時間和間歇時間之比)為0.01%。如不符合這一條件,脈沖功率的積累有可能使TVS燒毀。電路設計人員應注意這一點。TVS的工作是可靠的,即使長期承受不重復性大脈沖的高能量的沖擊,也不會出現"老化"問題。試驗證明,TVS安全工作于10000次脈沖后,其最大允許脈沖功率仍為原值的80%以上。
TVS主要用于對電路元件進行快速過電壓保護。它能"吸收"功率高達數千瓦的浪涌信號。TVS具有體積小、功率大、響應快、無噪聲、價格低等諸多優點,它的應用十分廣泛,如:家用電器;電子儀器;儀表;精密設備;計算機系統;通訊設備;RS232、485及 CAN等通訊端口;ISDN的保護;I/O端口;IC電路保護;音、視頻輸入;
交、直流電源;電機、繼電器噪聲的抑制等各個領域。它可以有效地對雷電、負載開關等人為操作錯誤引起的過電壓沖擊起保護作用,下面是幾個TVS在電路應用中的典型例子。
TVS的選用方法
1.確定待保護電路的直流電壓或持續工作電壓。如果是交流電,應計算出最大值,即用有效值*1.414。
2.TVS的反向變位電壓即工作電壓(VRWM)--選擇TVS的VRWM等于或大于上述步驟1所規定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不計,如果步驟1所規定的電壓高于TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態,從而影響電路的工作。
3.最大峰值脈沖功率:確定電路的干擾脈沖情況,根據干擾脈沖的波形、脈沖持續時間,確定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈沖功率。
4.所選TVS的最大箝位電壓(VC)應低于被保護電路所允許的最大承受電壓。
5.單極性還是雙極性-常常會出現這樣的誤解即雙向TVS用來抑制反向浪涌脈沖,其實并非如此。雙向TVS用于交流電或來自正負雙向脈沖的場合。TVS有時也用于減少電容。如果電路只有正向電平信號,那麼單向TVS就足夠了。TVS操作方式如下:正向浪涌時,TVS處于反向雪崩擊穿狀態;反向浪涌時,TVS類似正向偏置二極管一樣導通并吸收浪涌能量。在低電容電路里情況就不是這樣了。應選用雙向TVS以保護電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。
6.如果知道比較準確的浪涌電流IPP,那么可以利用VC來確定其功率,如果無法確定功率的大概范圍,一般來說,選擇功率大一些比較好。