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TVS選型

emark168 @ 2020-05-25 , reply:0

概述

1. 瞬態抑制二極管簡稱TVS (Transient Voltage Suppressor ),TVS的電氣特性由P-N結面積,參雜濃度及晶片阻質決定的。其耐突波電流的能力與其P-N結面積成正比。 特……

1. 瞬態抑制二極管簡稱TVS (Transient Voltage Suppressor ),TVS的電氣特性由P-N結面積,參雜濃度及晶片阻質決定的。其耐突波電流的能力與其P-N結面積成正比。 特點:反映速度快(為pS級),體積小,箝位電壓低,可靠性高。10/1000μs波脈衝功率從400W~30000W,脈衝峰值電流從幾安~幾百安。常用的TVS管的擊穿電壓有從5V到550V的系列值。且可靠性高,在TVS管規範之工作範圍內,性能可靠,不易劣化,使用壽命長。

原理: TVS用於瞬間突波之抑制,與受保護器件並聯。 在正常工作狀態下,TVS對受保護線路呈高阻抗狀態,當瞬間電壓超過其擊穿電壓時,TVS就提供一個低阻抗的路徑予瞬間電流。使得流向被保護元器件的瞬間電流轉而分流到TVS二極管,而受保護元器件兩端的電壓被限制在TVS兩端的箝制電壓(Clamping Voltage)。 當這個過壓條件消失後,TVS二極管又將恢復到高阻抗狀態。

應用:TVS廣泛應用於半導體及敏感零件的保護,二級電源和信號電路的保護,以及防靜電等。

2. 命名法則 TVS管的型號由三部分組成:系列名+電壓值+單/雙向符號  系列名代表不同的峰值脈衝功率和封裝形式      ① SMAJ、SMBJ、SMCJ、SMDJ表示貼片封裝:分別代表的峰值脈衝功率為400W、600W、1500W和3000W; ② 其它系列名錶示同軸引線封裝:P4KE為400W、P6KE為600W、1.5KE為1500W,SA為500W、3KP為3000W,其餘類推(型號名KP或KPA前面的數字表示kW數)。

系列名後的數字代表擊穿電壓標稱值或反向斷態電壓值    ① P4KE、P6KE、1.5KE系列中代表擊穿電壓標稱值(VBR); ② 其它系列中代表反向斷態電壓值(VRWM)。 A表示單向,CA表示雙向。 注意:SAC(500W)、LCE (1500W)系列是低電容的TVS管,只有單向,沒有雙向。

3. TVS的主要參數

最大反向漏電流ID和額定反向關斷電壓VRWM 。VRWM是TVS最大連續工作的直流或脈衝電壓,當這個反向電壓加於TVS的兩極間時它處於反向關斷狀態,流過它的電流應小於或等於其最大反向漏電流ID。

最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR。VBR是TVS最小的擊穿電壓。在25℃時,低於這個電壓TVS是不會發生雪崩的。當TVS流過規定的1mA電流(IR)時,加於TVS兩極的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度,可把VBR分為5%和10%兩種。對於5%的VBR來說,VRWM=0.85VBR;對於10%的VBR來說,VRWM=0.81VBR。

最大箝位電壓VC和最大峰值脈衝電流IPP。當持續時間為20mS的脈衝峰值電流IPP流過TVS時,在其兩端出現的最大峰值電壓為VC。VC、IPP反映了TVS的浪湧抑制能力。VC與VBR之比稱為箝位因子,一般在1.2~1.4之間。

電容量C。電容量C是由TVS雪崩結截面決定的,是在特定的1MHz頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比,C太大將使信號衰減。因此,C是數據接口電路選用TVS的重要參數。

最大峰值脈衝功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脈衝功率耗散值。在給定的最大箝位電壓下,功耗PM越大,其浪湧電流的承受能力越大;在給定的功耗PM下,箝位電壓VC越低,其浪湧電流的承受能力越大。另外,峰值脈衝功耗還與脈衝波形、持續時間和環境溫度有關。而且,TVS所能承受的瞬態脈衝是不重複的,器件規定的脈衝重複頻率(持續時間與間歇時間之比)為0.01%。如果電路內出現重複性脈衝,應考慮脈衝功率的累積,有可能損壞TVS。

箝位時間TC。TC是從零到最小擊穿電壓VBR的時間。對單極性TVS小於1×10-12s;對雙極性TVS小於10×10-12s。  4. TVS的選型 最大箝位電壓VC要小於電路允許的最大安全電壓。 截止電壓VRWM大於電路的最大工作電壓,一般可以選擇VRWM等於或者略大於電路的最大工作電壓。 額定的最大脈衝功率(TVS參數中給出) PM要大於最大瞬態浪湧功率。

對於數據接口電路的保護,還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。當信號頻率或傳輸速率較高時,應選用低電容系列的管子:信號頻率(傳輸速率)≥10MHz(Mb/s),Cj≤60pF; 信號頻率(傳輸速率)≥100 MHz(Mb/s),Cj≤20pF。

根據用途選用TVS的極性及封裝結構。交流電路選用雙極性TVS較為合理;多線保護選用TVS陣列更為有利。

溫度考慮。瞬態電壓抑制器可以在-55~+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度工作,由於其反向漏電流ID是隨增加而增大;功耗隨TVS結溫增加而下降,從+25℃到+175℃,大約線性下降50%雨擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的係數增加。因此,必須查閱有關產品資料,考慮溫度變化對其特性的影響。



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