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衡丽电子|TVS防护电路的典型应用( 二 )


TVS二极管的分类
TVS器件可以按极性分为单极性和双极性两种 ， 按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件 。 如：各种交流电压保护器、 4~200mA电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等 。 若按封装及内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列（适用多线保护）、贴片式、组件式和大功率模块式等 。
TVS二极管的特点
（1）将TVS二极管加在信号及电源线上 ， 能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲 ， 如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵 。
（2）静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲 ， 并能持续10ms；而一般的TTL器件 ， 遇到超过30ms的10V脉冲时 ， 便会导致损坏 。 利用TVS二极管 ， 可有效吸收会造成器件损坏的脉冲 ， 并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk） 。
【衡丽电子|TVS防护电路的典型应用】（3）将TVS二极管放置在信号线及接地间 ， 能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响 。
TVS的选用技巧
（1）确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限 。
（2）TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压 。 若选用的VWM太低 ， 器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作 。 串行连接分电压 ， 并行连接分电流 。
（3）TVS的最大钳位电压VC应小于被保护电路的损坏电压 。
（4）在规定的脉冲持续时间内 ， TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率 。 在确定了最大钳位电压后 ， 其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流 。
（5）对于数据接口电路的保护 ， 还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件 。
（6）根据用途选用TVS的极性及封装结构 。 交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利 。
（7）温度考虑 。 瞬态电压抑制器可以在－55℃～+150℃之间工作 。 如果需要TVS在一个变化的温度工作 ， 由于其反向漏电流ID是随增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降 ， 从+25℃～+175℃ ， 大约线性下降50％雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加 。 因此 ， 必须查阅有关产品资料 ， 考虑温度变化对其特性的影响 。
处理瞬时脉冲对元件损害的最好办法是将瞬时电流从感应元件引开 。 TVS二极管在线路板上与被保护线路并联 ， 当瞬时电压超过电路正常工作电压后 ， TVS二极管便产生雪崩 ， 提供给瞬时电流一个超低电阻通路 ， 其结果是瞬时电流透过二极管被引开 ， 避开被保护元件 ， 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 。 当瞬时脉冲结束以后 ， TVS二极管自动恢复高阻状态 ， 整个回路进入正常电压 。 许多元件在承受多次冲击后 ， 其参数及性能会产生退化 ， 而只要工作在限定范围内 ， 二极管将不会产生损坏或退化 。
从以上过程可以看出 ， 在选择TVS二极管时 ， 必须注意以下几个参数的选择：
1、最小击穿电压VBR和击穿电流I R。VBR是TVS最小的击穿电压 ， 在25℃时 ， 低于这个电压TVS是不会产生雪崩的 。 当TVS流过规定的1mA电流(IR )时 ， 加于TVS两极的电压为其最小击穿电压V BR。 按TVS的VBR与标准值的离散程度 ， 可把VBR分为5％和10％两种 。 对于5％的VBR来说 ， V WM =0.85VBR；对于10％的VBR来说 ， V WM =0.81VBR 。 为了满足IEC61000-4-2国际标准 ， TVS二极管必须达到可以处理最小8kV(接触)和15kV(空气)的ESD冲击 ， 部分半导体厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准 。 对于某些有特殊要求的可携设备应用 ， 设计者可以依需要挑选元件 。
2、最大反向漏电流ID和额定反向切断电压VWM 。VWM是二极管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工作电压 ， 否则二极管会不断截止回路电压；但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近 ， 这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁 。 当这个额定反向切断电压VWM加于TVS的两极间时它处于反向切断状态 ， 流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID 。


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