TVS二极管的选取

导语：

瞬态电压抑制器在承受瞬间高能量脉冲时，能在极短的内由原来的高阻抗状态变为低阻抗，并把电压箝制到特定的水平，从而有效地保护用户的设备和元器件不受损坏，可应用于家用电器、电子仪器、精密设备、计算机系统、通讯设备、RS232&485及 CAN等通讯端口、ISDN的保护等各个领域。不同的应用应选取有效保护的TVS器件，本文介绍选取原则。

正文：

合适TVS元件的选取取决于被保护的信号路数、可接受的电路板级空间和被保护电路的电特性。TVS二极管具有形式各异的封装和结构来满足现代电子系统的防护需求。对高功率应用场合，TVS器件一般采用表面贴装和轴向引线封装。而对多线路进行保护的TVS阵列则采用标准的JEDEC SO封装。而电路板空间非常紧张的场合，TVS器件则采用SOT23封装形式以降低成本。然而无论什么样的应用场合，TVS器件选取的依据是器件的基本指标参数。

如图1所示为双向TVS二极管的典型IV特性曲线，关键的器件指标参数包括：

最大反向电压(VRWM)：它是器件正常工作的直流电压。在此电压以下，器件对被保护的电路呈现高阻状态。分立TVS器件的反向电压从2.8V到440V各异。这个参数也可以称为工作电压。

反向击穿电压(VBR)：从此点开始器件工作在雪崩击穿模式开始导通，并且成为瞬变脉冲泄放的低阻通道。击穿电压在测试电流IT(典型值1mA或10mA)下测得。

图1 双向IV特性曲线

峰值电流(IPP)：器件可承受的最大浪涌电流。TVS二极管数据手册为特定的瞬态波形会定义一个器件可承受的峰值脉冲能力。大多数TVS二极管标称的IPP是8/20μs或者10/1000μs脉冲波形下测得的。TVS二极管在更短持续时间脉冲下，可承受更高的峰值电流。

箝位电压(VC)：在特定峰值电流下，落在TVS器件上的最大电压。当TVS管承受瞬态高能量冲击时，管子中流过大电流，峰值为IPP，端电压由VRWM值上升到VC值就不再上升了，从而实现了保护作用。浪涌过后，随时间IPP以指数形式衰减，当衰减到一定值后，TVS两端电压由VC开始下降，恢复原来状态。箝位电压VC与击穿电压VBR之比称为箝位因子Cf，表示为Cf= VC /VBR，一般箝位因子为1.2～1.4。

TVS管的选取应根据电路的具体情况来选取指标合适的TVS器件，选取依据如下：

1、选取器件的最大反向电压VRWM应大于电路正常工作电压。

2、选取器件应能够汲取预期的瞬态峰值电流IPP。

3、在相同瞬变脉冲波形下，器件的箝位电压VC应小于被保护电路的最大可承受电压。

4、对高速率数据处理系统，应考虑器件的结电容CJ。静芯微TVS器件有电容设计考量，例如，我司TVS产品SuperESD 0524P/2510，可为四路数据和信号线提供瞬态过压防护，其单路输入电容典型值为0.5pF，通道之间电容典型值为0.04pF。

表1 选取原则总结

器件指标

电路状态

VRWM≥电路正常工作电压

IPP≥ 预期瞬态电流

VC≤被保护电路允许的最大电压

CJ<保证信号完整性的最大电容负载