瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)是一種由二極管陣列組成的電路保護器件,有的還集成有穩(wěn)壓二極管,如士蘭微電子SU0514PG。TVS具有響應(yīng)速度快,箝位電壓低,電壓精準等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于對保護器件要求較高的場合,如汽車電子、工業(yè)控制、照明、通信等行業(yè),如HDMI接口、VGA接口、USB端口、以太網(wǎng)接口、DC電源線、RS485接口、通信電源等。
TVS特性參數(shù)
TVS管可在電路出現(xiàn)異常過電壓并達到TVS(雪崩)擊穿電壓時突變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài),泄放瞬時過電流到地,把異常過電壓箝位在較低水平,從而保護后級電路免遭異常過電壓的損壞。當(dāng)異常過電壓消失后,TVS阻值又恢復(fù)為高阻態(tài)。
TVS 電路保護原理簡圖
根據(jù)TVS伏安特性曲線,表征TVS特性的參數(shù)主要有:
IPP —— 峰值脈沖電流
IPPM —— 額定峰值脈沖電流
VC —— 箝位電壓
VBR —— 擊穿電壓
IT —— 脈沖直流試驗電流
VRWM —— 最高工作電壓
IR —— 漏電流(待機電流)
IF —— 正向直流電流(正向測試電流)
VF —— 正向壓降(正向直流電壓)
IFSM ——正向不重復(fù)峰值電流(浪涌電流)
與其他過壓保護器件相比,TVS具有較低的動態(tài)內(nèi)阻,箝位電壓低,響應(yīng)速度較快,工作電壓3.3V~600V甚至更高。在10/1000μs波形下,TVS瞬態(tài)功率可達200W~30000W,甚至更高。在8/20μs波形下,TVS瞬態(tài)峰值脈沖電流可達3kA、6kA、10kA、16kA、20kA甚至更高。
TVS伏安特性曲線
TVS選型注意事項
選擇TVS時,應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境,重點考慮VRWM、額定瞬態(tài)功率、箝位電壓、漏電流、結(jié)電容和封裝形式等極限參數(shù)。
(1)最高工作電壓VRWM:TVS的截止電壓應(yīng)大于被保護電路的最高工作電壓。這樣才能保證TVS在電路正常工作下不會影響電路工作。但是TVS的工作電壓高低也決定了TVS鉗位電壓的高低,在截止電壓大于線路正常工作電壓的情況下,TVS工作電壓也不能選取的過高,如果太高,鉗位電壓也會較高,所以在選擇VRWM時,要綜合考慮被保護電路的工作電壓及后級電路的承受能力。
(2)額定瞬態(tài)功率:PPPM與IPPM成正比,IPPM越大,PPPM也越大。實際選型中,TVS應(yīng)留有一定的裕量,TVS的功率PPPM選擇應(yīng)遵循PPPM≥Pactual。
(3)VC箝位電壓:TVS箝位電壓應(yīng)小于后級被保護電路最大可承受的瞬態(tài)安全電壓,大多數(shù)TVS的VC與VBR及IPP都成正比。對于同一功率等級的TVS,其擊穿電壓越高VC也越高。
(4)IR漏電流:在一些低功耗電路或高精度采集電路中,IR過大可能導(dǎo)致電路功耗過大或信號的采集精度超標。因低壓(VRWM<10V)TVS的IR較大,如果后級電路耐受能力較強的話,盡量選擇10V或以上的TVS;如果后級電路耐受能力不足,需要選擇小IR且低電壓的TVS。
(5)結(jié)電容:TVS的結(jié)電容一般在幾十皮法至幾十納法。對于同一功率等級的TVS,其電壓越低,電容值越大。在一些通信線路中,要注意TVS的結(jié)電容,不能影響電路正常工作。
(6)封裝形式:TVS的功率從封裝形式上也可以體現(xiàn),封裝體積越小,其功率一般也越小,因為TVS的芯片面積直接決定了TVS的功率等級。
烜芯微的SU0514PG超低電容TVS
例如,烜芯微的的SU0514PG是一款4通道電壓軌箝位型超低電容TVS器件,并集成了一個穩(wěn)壓二極管,目標應(yīng)用為高速數(shù)據(jù)傳輸線的ESD保護,例如平板顯示器和機頂盒中的HDMI接口、VGA接口、USB端口、以太網(wǎng)接口等保護。
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