版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、精选优质文档-倾情为你奉上TVS及其在电路设计详解0引言瞬态电压抑制器是一种二极管形式的高效能保护器件,具有极快的响应时间和相当高的浪涌吸收能力。当TVS的两端受到反向瞬态过压脉冲时,能以极高的速度把两端间的高阻抗变为低阻抗,以吸收瞬间大电流,并将电压箝制在预定数值,从而有效保护电路中的元器件免受损坏。本文讲述了TVS器件的主要特性参数和选用注意事项,同时给出了TVS在电路设计中的应用方法。 1 TVS器件的特性及主要参数1.1 TVS的器件特性在规定的反向应用条件下,TVS对受保护的线路呈高阻抗状态。当瞬间电压超过其击穿电压时,TVS就会提供一个低阻抗的路径,并通过大电流方式使流向
2、被保护元器件的瞬间电流分流到TVS二极管,同时将受保护元器件两端的电压限制在TVS的箝制电压。当过压条件消失后,TVS又恢复到高阻抗状态。与陶瓷电容相比,TVS可以承受15 kV的电压,但陶瓷电容对高压的承受能力比较弱。5 kV的冲击就会造成约10陶瓷电容失效,而到10 kV时,其损坏率将高达到60。1.2 TVS器件的主要参数(1)最小击穿电压VBR当TVS流过规定的电流时,TVS两端的电压称为最小击穿电压,在此区域,TVS呈低阻抗的通路。在25时,低于这个电压,TVS是不会发生雪崩击穿的。(2)额定反向关断电压VWMVWM是TVS在正常状态时可承受的电压,此电压应大于或等于被保护电路的正常
3、工作电压。但它又需要尽量与被保护电路的正常工作电压接近,这样才不会在TVS工作以前使整个电路面对过压威胁。按TVS的VBR与标准值的离散度,可把VBR分为5和10两种,对于5的VBR来说,VWM=0.85VBR腿;而对于10的VBR来说,VWM=0.81VBR。(3)最大峰值脉冲电流IPPIpp是TVS在反向状态工作时,在规定的脉冲条件下,器件允许通过的最大脉冲峰值电流。(4)箝位电压Vc当脉冲峰值电流Ipp流过TVS时,其两端出现的最大电压值称为箝位电压Vc。Vc和Ipp反映了TVS的浪涌抑制能力。通常把Vc与VBR之比称为箝位因子(系数),其值一般在1.21.4之间。实际使用时,应使Vc不
4、大于被保护电路的最大允许安全电压,否则被保护器件将面临被损坏的可能。(5)最大峰值脉冲功耗PMPM通常是最大峰值脉冲电流Ipp与箝位电压Vc的乘积,也就是最大峰值脉冲功耗。它是TVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。在给定的最大钳位电压下,功耗PM越大,其浪涌电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、脉冲持续时间和环境温度有关。而且,TVS所能承受的瞬态脉冲是不可重复施加的。(6)电容量CTVS的电容是由其硅片的截面积和偏置电压来决定的,它是在1 MHz特定频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比,C太大,将使信号衰减。因此,电容C是数据接口电路选用TVS的重要参数。(7)漏电流
5、IRIR是最大反向工作电压施加到TVS上时,TVS管的漏电流。当TVS用于高阻抗电路时,这个漏电流IR一个重要参数。 2选用TVS的注意事项在选用TVS时,根据电路的具体情况,一般应考虑以下几个主要因素:首先,由于双向TVS可以在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率,并把电压箝制到预定水平。因此,若电路有可能承受来自两个方向的浪涌电压冲击时,应当选用双向TVS。双向TVS一般适用于交流电路,单向TVS一般用于直流电路。另外,箝位电压Vc不大于被保护电路的最大允许安全电压。其次,就是最大峰值脉冲功耗PM必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。但是,在实际应用过程中,浪涌有可能重复地
6、出现,在这种情况下,即使单个的脉冲能量比TVS器件可承受的脉冲能量要小得多,但是,如果重复施加,这些单个的脉冲能量积累起来,也可能在某些情况下超过TVS器件所能承受的脉冲能量。因此,在电路设计时,必须在这点上认真考虑并选用合适的TVS器件,以使其在规定的间隔时间内,重复施加脉冲能量的累积不至于超过TVS器件的脉冲能量额定值。第三,在实际应用过程中,对最大反向工作电压必须有正确的选取,一般原则是以交流电压的1.4倍来选取TVS管的最大反向工作电压。直流电压则按1.11.2倍来选取TVS管的最高反向工作电压。 3 TVS在电路设计中的典型应用在实际的应用电路中,处理瞬时脉冲对器件损害的最
7、好办法,就是将瞬时电流从敏感器件引开。为达到这一目的,将TVS在线路板上与被保护线路并联。这样,当瞬时电压超过电路正常工作电压后,TNS将发生雪崩击穿,从而提供给瞬时电流一个超低阻抗的通路,其结果是瞬时电流通过TVS被引开,从而避开被保护器件,并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。在此之后,当瞬时脉冲结束以后,TVS二极管再自动恢复至高阻状态,整个回路进入正常电压状态。以下是TVS在电路应用中的几个典型实例。3.1 TVS在交流电路中的应用图1所示是一个双向TVS在交流电路中的应用电路。应用TVS可以有效地抑制电网带来的过载脉冲,从而起到保护整流桥及负载中所有元器件的作用。图1
8、中的TVS箝位电压应不大于电路的最大允许电压。3.2用TVS保护直流稳压电源图2是一个直流稳压电源,在其稳压输出端加上TVS,可以保护使用该电源的仪器设备,同时还可以吸收电路中晶体管的集电极到发射极间的峰值电压,从而保护晶体管。建议在每个稳压源的输出端增加一个TVS管,这样可以大幅度地提高整机的可靠性。3.3用TVS保护晶体管电路各种瞬变电压能使晶体管的EB结或CE结击穿而损坏,特别是晶体管集电极有感性(线圈、变压器、电动机)负载时,通常会产生高压反电势,因而可能使晶体管损坏。在实际应用中,建议采用TVS作为保护器件。图3所示为TVS保护晶体管的四种电路实例. 3.4集成电路的保护由
9、于现代IC的集成度越来越高,而其耐压则越来越低,因而很容易受到瞬变电压的冲击而损坏,故须采取保护措施。通常在CMOS电路的输入端及输出端都有保护网路,为了可靠起见,在各整机对外接口处也增加了各种保护网络。图4给出了用TVS对TTL及CMOS器件进行保护的有关电路措施。3.5用TVS保护集成运放集成运放对外界电应力非常敏感。因此,在使用运放的过程中,如果因操作失误或采取了不正常的工作条件,往往会出现过大的电压或电流,特别是浪涌和静电脉冲,从而很容易使运放受损或失效。图5所示是用TVS在运放差模输入端防止过压损伤的保护电路。4结束语本文主要讲述了TVS器件的特性和主要参数,以及选用器件时的注意事项
10、,同时给出了器件在电路设计中的典型应用电路,以便加深电路设计人员对TVS的认识,为设计出高可靠性的应用电路提供基础。虽然目前的TVS在国内的应用正处于推广阶段,但我们有理由相信,随着越来越多的设计者对TVS的认识不断加深以及TVS所表现出来的优异性能,TVS器件最终将获得极为广泛的应用。问:(1)哪位能说说TVS二极管的用法和特性啊,小弟最近在摸索阶段,一般TVS接在哪里?一般TVS接在哪里?(1)用处较多,常用语静电放电抑制,雷击浪涌等,一般应该用在电路器件的脉冲入口(2)一般用于瞬态抑制,主要类型有两种:(1)防雷型TVS管:譬如P6SMBJ6.8CA,600W(10us/1000us测试
11、波形),通流量很大,反应速度小于1ns,但其寄生电容也很吓人,几百pF,一般用于RS422、RS485、CAN的后级防雷(前级用防电管);(2)防静电型TVS管:譬如SMJA15-8、SLV2.8-4,寄生电容小,通流量小(300W,8us/20us测试波形),反应速度一般为pS级,一般用于USB、DVI等室内设备的静电防护(热插拔)(3)TVS管的通过功率通常不大,我做过一些测试,如果浪涌直接加到TVS管,很容易吧TVS管打坏掉。而压敏电阻则没事。因此我感觉TVS管应该在控制电路PCB上使用,压敏电阻用在220V接口。(4)TVS通常是用来抑制一些瞬态大能量如静电、浪涌、冲击等,抑制静电时,
12、一般单独使用TVS就可以,但是,在抑制浪涌和冲击时,因为能量比较大,通常是用在防护电路的次级,防护电路初级通常为大通流的气体放电管、压敏电阻等,因为这些器件响应速度慢,会有很大的残压,所以次级用 TVS做精细保护,初级和次级防护器件中间通常使用电感和电阻退耦,一般电源上使用电感,不消耗能量,而信号线上使用电阻,防止电感对高频信号产生影响。(5)使用TVS时,通常需要关注关断电压、响应电压、箝位电压、最大通流量、响应时间、结电容、功率等。关断电压是指TVS不动作的电压,大于关断电压,TVS将逐渐响应;响应电压为TVS完全动作的电压,箝位电压为TVS动作后电压稳定值,通常情况下,两者分别取需要保护
13、工作电路电压的1.1倍和1.2倍左右,最大通流量需要考虑浪涌及冲击试验的等级,根据测试等级及发生器内阻做简单的估算,TVS响应时间都很小,通常为ns级,高速信号使用TVS时要考虑结电容,避免对高速信号产生影响,如百兆以太网TVS结电容不超过15pF等,TVS的功率为箝位电压与峰值电流(最大通流量)的乘积,通常TVS封装上会有如5KW等,这个就是指TVS的功率。(6)实际使用TVS时需要注意,其随温度结电容变化很大,而规格书上常温时的结电容没有意义,所以对速率比较高的信号,通常建议使用与二极管串联的TVS,降低结电容,另外TVS有单向的,也有双向的,一般厂家推荐单极信号如直流电源选单向的,平衡信
14、号如差分对选双向的,实际选用时,建议选双向的,首先两个价钱基本一样,其次静电浪涌冲击等都有正负两个极性,可以双向保护。(7)另外如果选择TVS时通流量不够,可以将两个TVS并联,此时通流量加倍,响应电压等不变,但如果TVS串联,响应电压增倍,同流容量不变,特别注意,此时的TVS要为同一厂家、同一型号、同一批次的产品,否则可能达不到想要的效果甚至会带来负面的影响。(8)TVS失效的模式是短路,这个可以用万用表进行简单的测量确定。前面说过TVS的用途,可以看出来,一般都是用在I/O 口或需要做静电的接口,另外在如复位等对静电敏感的信号线上也使用。(9)这两年市场上也出现了一种全新的TVS(见后面插图),具有传统TVS的所有特点,但通流量很大,可以在电路防护中代替初级防护器件如气体放电管和压敏电阻等,而且残压也很低,但是价钱特别贵,100RMB多一个,小型化设备对空间要求较高时可以使用,如果对空间要求不是很高,这种TVS的成本比传统的方案要高很多,没
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 台阶课文教学课件
- 四季之美课件77
- 收到以物抵债的设备账务处理实例-记账实操
- 国际金融教案
- 小学硬笔书法课件教学
- 智慧物流园解决方案
- 2023年农业航空作业装置项目评价分析报告
- 2024年破伤风类毒素项目评估分析报告
- 采购合同管理自查报告
- 毕业生就业协议书学前教育
- 第五单元测试卷(单元测试)2024-2025学年统编版语文四年级上册
- 《金融科技概论(第二版)》高职全套教学课件
- 沙盘游戏大纲
- 物理化学实验B智慧树知到课后章节答案2023年下北京科技大学
- 滤波器出厂试验报告
- 幕墙工程量自动计算结果表格
- 海湾控制器CAN总线联网调试说明(共26页)
- 第四章微量元素地球化学
- [精华]^门罗第2本书中文《魂魄出体》FarJourneys
- 木霉菌生防综述
- 劳动合同厦门市人力资源和社会保障局制
评论
0/150
提交评论