TVS管TVS(TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR)中文叫瞬时抑态二极管,它能以10-12秒量级的速度,吸收高达数千瓦的浪涌功率。说白了就是一种保护电路的二极管。它有几千种型号供选择。
怎么从中选择适合自己的型号呢?
首先要弄懂这几个参数概念:
Reverse Stand-Off Voltage(反向关断或隔离电压)Vrwm:指TVS不动作的电压,瞬态电压高于关断电压时,TVS将开始动作;
Reverse Breakdown Voltage(反向击穿电压)Vbr:TVS完全开始动作时的电压;
Clamping Voltage(钳位电压)Vc:TVS动作后,稳定的电压;
Junction Capacitance(结电容):高频信号电路中,应选低结电容的TVS管。极间电容会影响TVS的响应时间。
通常情况下,关断电压和击穿电压分别取需要保护工作电路电压的1.1倍和1.2倍。这个是TVS选型的时候,很关键的一个地方。交流电压只能用双向TVS。
直流电路中选用举例:
整机直流工作电压12V,最大允许安全电压25V(峰值),浪涌源的阻抗50MΩ,其干扰波形为方波,TP=1ms,最大峰值电流50A
1、先从工作电压12V选取最大反向工作电压VRWM为13V,则击穿电压为 V(BR)=VRWM/0.85=15.3V;
2、从击穿电压值选取最大箝位电压VC(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V,取 VC=20V;
3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲峰值功率: PPR=VC×IP=20×50=1000W
4、计算折合为TP=1MS指数波的峰值功率,折合系数K1=1.4, PPR=1000W÷1.4=715W 交流电路选用举例:
直流线路采用单向瞬变电压抑制二极管,交流则必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压,这里产生的瞬变电压是随机的,有时还遇到雷击(雷电感应产生的瞬变电压)所以很难定量估算出瞬时脉冲功率PPR。但是对最大反向工作电压必须有正确的选取。一般原则是交流电压乘1.4倍来选取TVS管的最大反向工作电压。直流电压则按1.1—1.2倍来选取TVS管的最大反向工作电压VRWM
TVS保护直流稳压电源实例:
图中是一个直流稳压电源,并有扩大电流输出的晶体管,在其稳压输出端加上瞬变电压抑制二极管,可以保护使用该电源的仪器设备,同时还可以吸收电路中的
集电极到发射极间的峰值电压,保护晶体管,建议在每个稳压电源输出端加一个TVS管,可以大幅度提高整机应用的可靠性;
还有用TVS保护晶体管,集成电路,可控硅,功率MOS管(在栅源之间加上瞬变电压抑制二极管,可防止栅极击穿),继电器等;
继电器的触点往往用大电流去开关电动机等大电流电感负载,而电感在开关时有很高的反电势,而且有较大的能量,往往把触点烧坏或击穿产生电弧等,必须对触点采取保护,抑制电弧的产生,以保护继电器。但是这种电弧产生的浪涌电流很大,过去采用电容或者用电容串 联电阻、二极管、二极管串联电阻等抑制方案,现在采用瞬变电压抑制二极管方案效果更好。
公司产品应用实例:CPU200系列中应用
肖特基势垒二极管BAT54:正向导通电流小mA级,反向电压耐压25V,反向漏电流2uA,结电容10pF(1.0MHz,反向电压1V情况下),环境温度越高,正向导通电流越小,反向漏电流越大;用在各个芯片的电源引脚和外部供电电源之间,或者两个转换电源信号如VCC33V和VCCCARD之间;
瞬态电压抑制二极管:
1、MMBZ5V6ALT(两个单向的二极管并联,不是双向二极管):VWM=3V,VBR=5.6V,VC=8V,IPP=3A,24 W的峰值功率,用于保护三极管的BE极; 2、SM15T6V8A:脉冲峰值功率1500W,VRM=5.8V,VBR=6.8V,VC=10.5V,IPP=143A,用于保护接插件相连的器件;
3、P6SMB200AT3:VWM=171V,VBR=200V,VC=274V,IPP=2.2A,600W的脉冲峰值功率,用于继电器输出类型的电源变压器的一次绕组。