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發布時間:2022-11-17作者來源:薩科微瀏覽:3562
電子電路中TVS瞬態抑制二極管可以說是必不可少的一個重要元件,它可以對電路起到很好的保護作用,接下來我們對TVS瞬態抑制二極管做個詳細了解。
TVS二極管(Transient voltage suppression diode)也稱瞬態電壓抑制二極管,可以保護電氣設備在導線引入的電壓峰尖時不被破壞,是一種電路保護器件。
TVS二極管會和要保護的電路并聯。當其電壓超過突崩潰準位時,直接分流過多的電流。TVS二極管是箝位器,會抑制超過其崩潰電壓的過高電壓。當過電壓消失時,TVS二極管會自動復歸,而其吸收的能量比類似額定的撬棒電路要大很多。 TVS二極管有單向的及雙向的。單向的TVS二極管在順向操作時類似整流子,但在其設計允許承受很大的峰值電流,1.5KE系列的瞬間功率可以到1500 W。 雙向的TVS二極管可以視為是二個極性相反的雪崩二極管相串聯,再和要保護的電路并聯。雖然在電路中會標示為二個二極管,不過實際元件是將二個二極管封裝在同一個包裝中。 TVS二極管過電壓反應的速度會比其他的過電壓保護元件(例如壓敏電阻或是氣體放電管)要快。實際的箝位大約只有一皮秒,但因為實際電路中導線存在電感,因此保護元件需容許較長時間的大電壓。因此TVS二極管會比其他元件適合保護電路不受很快,而且有破壞性的電壓突波。像許多分散式的電路都有這種快速的過電壓突波,可能因為內部因素或是外部因素造成,例如閃電或是馬達短路。 瞬態電壓抑制器若使用在超過其設計條件的環境下,可能會損壞。瞬態電壓抑制器的失效模式有三種:短路、開路、元件額定下降。
TVS二極管的工作原理
TVS二極管用來保護后段的IC免受由靜電和電源波動引起的意外過電壓和浪涌的影響。
整流二極管和肖特基勢壘二極管利用的是二極管的正向特性,而TVS二極管與齊納二極管(ZD)一樣,利用的是二極管的反向特性。
如下圖所示將TVS二極管與IC并聯,當電路正常工作時,TVS二極管處于OFF狀態,只消耗一定的漏電流。
當被施加了浪涌等過電壓時,TVS二極管會變為ON狀態,并且TVS側會消耗脈沖電流,從而鉗制過電壓并保護后段的IC。
TVS二極管的極性(單向和雙向)
TVS二極管的極性是與電路品質相關的項目。
單向TVS可用作LH等單極電路的保護器件,不適用于保護雙極電路。
雙向TVS可以用于正負兩極的保護,因此適用于保護雙極電路和CAN等數據線路。
此外,雙向TVS也可用于保護單極電路。
TVS和ZD在利用二極管的反向特性方面是相同的,但是由于ZD主要用于恒壓應用,因此對電壓穩定的低電流范圍(5mA~40mA)規定了“齊納電壓(VZ)”。
此外,ZD基本上在ON狀態下使用。
而TVS為了不影響IC的驅動電壓,在電路正常工作期間處于OFF狀態,當被施加了浪涌等突發過電壓時,擊穿電壓值變得越發重要。
因此,規定了[敏感詞]不會導致擊穿的兩個電壓——“截止電壓(VRWM)”和“擊穿電壓(VBR)”。
此外,由于其主要用途是過電壓保護,因此,作為保護特性,對幾A~幾十A范圍內的大電流范圍特性也有規定。
TVS二極管有以下的規格:
漏電流:在電壓小于[敏感詞]反向關斷電壓時,可以導通的電流。Leakage current: the amount of current conducted when voltage applied is below the maximum reverse standoff voltage.
[敏感詞]反向關斷電壓:在此電壓以下,導流電流不明顯 擊穿電壓:會出現顯導通電流的電壓。 箝位電壓:導通電流會到其額定電流(數百到數千安培)的電壓。
雜散電容:未導通的二極管其特性類似電容器,對于高頻信號有破壞性的效果,一般會建議選用雜散電壓較低的TVS二極管。
雜散電感:因為實際過電壓的切換很快,包裝的電感是反應速度的限制因素之一。
可吸收的能量:因為暫態很短,所有的能量都變成TVS二極管本身的熱,散熱片只會影響之后散熱需要的時間,無法提升TVS二極管可吸收的能量。因此高能量的TVS二極管也會有較大的體積。若體積不夠大,過電壓可能會破壞TVS二極管,也就無法保護其他的電路。
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