TVS二極管選型的版本有很多,本文重點講解的是從參數這個角度來分析如何選型TVS二極管?
截止電壓VRWM,漏電流IR
截止電壓VRWM:TVS二極管的最高工作電壓,可連續(xù)施加而不引起TVS二極管劣化或損壞的最大直流電壓或交流峰值電壓。在截止電壓下,TVS二極管是不工作的,即不導通的,所以TVS二極管的截止電壓應大于被保護電路的最高工作電壓。這樣才能保證TVS二極管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。
漏電流IR:也稱待機電流。在規(guī)定溫度和最高工作電壓條件下,流過TVS二極管的最大電流。TVS 的漏電流一般是在截止電壓下測量,對于某一型號TVS,漏電流應在規(guī)定值范圍內。
截止電壓和漏電流測試回路如圖1所示,對TVS兩端施加電壓值為VRWM,從電流表中讀出的電流值即為TVS 的漏電流IR,其中虛線框表示單向TVS 測試回路。如TVS二極管SMAJ5.0A,當加在其兩端的電壓為5V DC時,流過的電流應小于800μA。對于同功率和同電壓的TVS二極管,在VRWM≤10V 時,雙向TVS二極管漏電流是單向TVS二極管漏電流的2 倍。
擊穿電壓VBR
擊穿電壓VBR:指在V-I 特性曲線上,在規(guī)定的脈沖直流電流IT或接近發(fā)生雪崩的電流條件下測得TVS二極管兩端的電壓。
低壓TVS二極管,由于漏電流較大,所以測試電流選取的IT也比較大。TVS二極管SMAJ5.0A,測試電流IT選取10mA。擊穿電壓測試電路如圖2所示,使用脈沖恒流源對TVS二極管施加IT大小的電流時,讀出TVS二極管兩端的電壓則為擊穿電壓。電流施加時間應不超過400ms,以免造成TVS受熱損壞。VBR MIN和VBR MAX是TVS二極管擊穿電壓的一個偏差,一般TVS 為±5%的偏差。測量時,擊穿電壓落在VBR MIN和VBR MAX之間,則視為合格品。
峰值脈沖電流IPP,鉗位電壓VC
峰值脈沖電流IPP:給定脈沖電流波形的峰值。TVS二極管一般選用10/1000μs 電流波形(圖3)。
鉗位電壓VC:施加規(guī)定波形的峰值脈沖電流時,TVS二極管兩端測得的峰值電壓。
峰值脈沖電流和鉗位電壓是衡量TVS二極管在電路保護中抵抗浪涌脈沖電流及限制電壓能力的參數,這兩個參數是相互聯(lián)系的。對于TVS二極管在防雷保護電路中的鉗位特性,可以參考鉗位電壓這個參數。對于相同型號TVS二極管,在相同峰值脈沖電流下,鉗位電壓越小,說明TVS二極管的鉗位特性越好。TVS二極管的耐脈沖電流沖擊能力可以參考峰值脈沖電流,同型號的TVS二極管,峰值脈沖電流越大,耐脈沖電流沖擊能力越強。
TVS二極管功率選型
TVS二極管產品的額定瞬態(tài)功率應大于電路中可能出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率,具體可參照如下計算方法。TVS二極管的額定功率記為PPPM, 則PPPM 的功率可估算為:
其中,VC 為TVS二極管的鉗位電壓,IPP 為TVS二極管在10/1000μs 波形的峰值脈沖電流。
對于不同功率等級的TVS二極管,相同電壓規(guī)格的TVS二極管,其VC 值是一樣的,只是IPP 不同。故PPPM 與IPPM 成正比,IPPM 越大,PPPM 也越大。
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