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發布時間:2022-04-20作者來源:薩科微瀏覽:3341
TVS全稱是 transient voltage suppressor,瞬態電壓抑制器,它是一種保護器件。TVS管也屬于二極管,只不過特性與二極管的有區別,它的工作原理與穩壓二極管類似,也是利用反向擊穿穩定電壓,但TVS管的響應速度要快于穩壓管。
當電路中的TVS管受到反向瞬態高能量沖擊時,它能以極高的速度(幾百皮秒)將兩級間的阻抗變為低阻抗,起到很好的浪涌功率吸收作用,同時也能使兩級之間的電壓保持在一個范圍內,達到有效保護電路中其他元器件的免受浪涌脈沖的損壞。
TVS管和ZenerDiode兩者比較可以參考下面描述
一、相同點
1)均可以將器件的電壓限制在一定的范圍內。
2)長時間耐流值接近,跟體積功耗有關。
二、不同點
1)電壓精度,ZenerDiode的穩壓值比較精確,TVS是在一個范圍內;
2)通流能力,ZenerDiode耐涌浪電流很小,而TVS可以達到幾百A;
3)工作原理,ZenerDiode是齊納隧道效應或雪崩效應,TVS是雪崩效應;
4)電路應用,ZenerDiode用于穩壓,TVS用于瞬態高壓保護;
5)穩壓數值,ZenerDiode 3.3V~75V,TVS管6.8V~550V;
6)響應時間,ZenerDiode是 us級別,TVS可以達到1ps級別;
比較后就比較清楚了,穩壓二極管和TVS管是不可以相互替代的。
清楚了原理我們來看TVS管的一些參數,我們通過Datasheet來看,這樣比較直觀。
[敏感詞]欄和第二欄是和具體器件相關的,我們不管它。
Working PeakReverse Voltage VRWM (V)反向峰值電壓,這個參數是TVS管的工作電壓,在器件正常工作時,TVS管兩端的電阻達到很大,那么TVS管吸收的電流可以忽略不計。一般選型時,要求VRWM等于或略大于電路正常工作電壓。
Breakdown Voltage VBR(V) MIN &NOM&MAX @IT 為反向擊穿電壓,表示在直流電流IT條件下,測得TVS兩端的反向電壓值,含義是從此點開始元件進入反向雪崩擊穿。
Test Current IT(mA) 測試電流參數,是規定TVS的反向擊穿電壓值條件;
Claping Voltage @IPP Vc(V)[敏感詞]鉗位電壓參數,在規定的脈沖時間tr/tp內,TVS承受[敏感詞]峰值電流Ipp時,加在器件上的[敏感詞]電壓值。
Maximum Peaking Pulse Current IPP(A) [敏感詞]脈沖電流,在規定的時間tr/tp內,器件所允許通過的[敏感詞]峰值脈沖電流。
Reverse Leakage @VRWM IR(uA) 反向漏電流,即在工作電壓VRWM時,流經TVS管的反向漏電流。
此外,還有datasheet上,還會給出insert loss @ Freq,這些主要用在高速IO上保護的TVS,作為選型的重要依據。
了解了以上參數后,接下來就是選型的環節,從網上獲取到的信息,選型原則是
1)TVS額定反向關斷電壓VRWM應大于或等于被保護電路的[敏感詞]工作電壓。
2)最小擊穿電壓VBR=VWM/KBR (其中,KBR=0.8~0.9)。
3)TVS的[敏感詞]箝位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓,即VC=KC×VBR (其中,KC=1.3)。
④ 在規定的脈沖持續時間內,TVS的[敏感詞]峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內可能出現的峰值脈沖功率。在確定了[敏感詞]箝位電壓后,其峰值脈沖電流應大于瞬態浪涌電流。
以下是實例計算分析:?
某機器工作電壓為DC12V,[敏感詞]允許安全電壓25V(峰值),浪涌源的阻抗50MΩ,其干擾波形為方波,TP=1ms?,[敏感詞]峰值電流50A。?選擇:?
1、先從工作電壓12V選取[敏感詞]反向工作電壓VRWM為13V,表示在這個電壓下可以正常工作。
則擊穿電壓 V(BR) =VRWM /KBR=13/0.85=15.3V(取KBR=0.85)
擊穿電壓15.3V下,TVS開始動作。
2、然后依據VBR選取[敏感詞]箝位電壓Vc(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V,取 Vc=20V(取KC=1.3),是指TVS管已經擊穿了,在一定條件下(脈沖時間tr/tp內,承受的[敏感詞]峰值電流Ipp時)加在器件上的[敏感詞]電壓值。
3、接著依據箝位電壓VC和[敏感詞]峰值電流IP,得到方波脈沖功率:
PPR=VC×IP=20×50=1000W?
4、折合為TP=1msS指數波的峰值功率,折合系數K1=1.4,????
PPR=1000W÷1.4=715W?
從手冊中可查到1.5SMC16AT3G其中PPR=1500W,變位電壓VRWM=13.6V,擊穿電壓V(BR)=15.2V,[敏感詞]箝位電壓Vc=22.5V,
[敏感詞]浪涌電流IP=67A??蓾M足上述設計要求,而且留有一倍的余量,不論方波還是指數波都適用
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