瞬態電壓抑制二極體(TVS)選用原則

在選用瞬態電壓抑制二極體(TVS)時，必須考慮電路的具體條件，一般應遵循以下原則：

一、     大箝位電壓Vc_(MAX)不大於電路的最大允許安全電壓。

二、     最大反向工作電壓（變位電壓）VRWM不低於電路的最大工作電壓，一般可以選VRWM等於或略高於電路最大工作電壓。 
 
三、     額定的最大脈衝功率，必須大於電路中出現的最大瞬態浪涌功率。

下面是TVS在電路應用中的典型例子:
 
TVS用於交流電路：
圖2-1是一個雙向TVS在交流電路中的應用，可以有效地抑制電網帶來的過載脈衝，從而起到保護整流橋及負載中所有元器件的作用。TVS的箝位電壓不大於電路的最大允許電壓。
圖2-2所示是用單向TVS並聯於整流管旁側，以保護整流管不被瞬時脈衝擊穿，選用TVS必須是和整流管相匹配。
圖2-3所示電路中，單向TVS1和TVS2反接並聯於電源變壓器輸出端或選用一個雙向TVS，用以保護整流電路及負載中的元器件。TVS3保護整流以後的線路元件，如電源變壓器輸出端電壓為36伏時一般TVS1和TVS2的工作電壓VR應根據36×√2 來選擇，其它參數依據電路中的具體條件而下。 
 
 
TVS用於直流電路：
圖2-4所示TVS並聯於輸出端，可有效地保護控制系統。TVS的反向工作電壓應等於或略高於直流供電電壓，其它參數根據電路的具體條件而定。
圖2-5所示為兩個單向TVS連接在電源線路中，用以防止直流電源反接或電源通、斷時產生的瞬時脈衝使集成電路損壞。當電路連接有感性負載，如電機、斷電器線圈、螺線管時，會產生很高的瞬時脈衝電壓，
圖2-6中的TVS可以保護晶體管及邏輯電路，從而省去了較複雜的電阻/電容保護網路。
圖2-7電路中TVS起保護和電壓限制的作用。

直流電中選用舉例：
整機直流工作電壓12V，最大允許安全電壓25V（峰值），浪涌源的阻抗50MΩ，其干擾波形為方波，T_P=1MS ，最大峰值電流50A。 選擇：

1、先從工作電壓12V選取最大反向工作電壓V_RWM為13V，則擊穿電壓

V_(BR) =V_RWM /0.85=15.3V   

2、從擊穿電壓值選取最大箝位電壓Vc_(MAX)=1.30×V_(BR)=19.89V，取 

Vc=20V

3、再從箝位電壓VC和最在峰值電流IP計算出方波脈衝功率：

P_PR=V_C×I_P=20×50=1000W  

4、計算摺合為T_P=1MS指數波的峰值功率，摺合係數K1=1.4，
 
P_PR=1000W÷1.4=715W

從手冊中可查到1N6147A其中P_PR=1500W，變位電壓V_RWM=12.2V，擊穿電壓V_(BR)=15.2V，最大箝位電壓Vc=22.3V，最大浪涌電流I_P=67.3A。可滿足上述設計要求，而且留有一倍的余量，不論方波還是指數波都適用。

交流電路應用舉例：
      直流線路採用單向瞬變電壓抑制二極體，交流則必須採用雙向瞬變電壓抑制二極體。交流是電網電壓，這裡產生的瞬變電壓是隨機的，有時還遇到雷擊（雷電感應產生的瞬變電壓）所以很難定量估算出瞬時脈衝功率P_PR。但是對最大反向工作電壓必須有正確的選取。一般原則是交流電壓乘1.4倍來選取TVS管的最大反向工作電壓。直流電壓則按1.1—1.2倍來選取TVS管的最大反向工作電壓V_RWM。
 
圖2-8給出了一個微機電源採用TVS作線路保護的原理圖，由圖可見：

1.  在進線的220V~處加TVS管抑制220V~交流電網中尖峰干擾。
2.  在變壓器進線加上干擾濾波器，濾除小尖峰干擾。
3.  在變壓輸出端V~=20V處又加上TVS管，再一次抑制干擾。
4.  到了直流10V輸出時還加上TVS管抑制干擾。

其中：雙向TVS管D1的V_RWM=220V~×1.4=308V左右  
雙向TVS管D2的V_RWM=20V~×1.4=28V左右  
單向TVS管D3的V_RWM=10V~×1.2=12V左右
 
      經過如上四次抑制，變成所謂的“凈化電源”，還可以加上其它措施，更有效地抑制干擾，防止干擾進入計算機的CPU及存貯器中，從而提高微機系統的應用可靠性。 
      從失效統計概率可知：微機系統產生100次故障，其中90次來自電源，10次是微機本身，可見電源的可靠性最重要，要提高整機可靠性，首先應提高電源的可靠性。