TVS瞬态电压抑制二极管：原理、应用与选型关键

"TVS管选型指导" TVS管，全称为瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor），是一种常见的过压保护元件，主要用于保护电路中的敏感元件免受瞬间高压脉冲的影响。TVS管的基本原理是利用其两端电压超过一定阈值时，能迅速从高阻态转变为低阻态，将过电压钳位在一个安全水平，从而导通并耗散浪涌能量。 TVS管的主要特性包括： 1. 高速响应：TVS能在极短的时间（1ps）内完成保护动作，确保快速响应过电压事件。 2. 大瞬态功率：TVS能够吸收和耗散的浪涌功率范围广，从几百瓦到几十千瓦不等。 3. 低漏电流：在正常工作状态下，TVS的漏电流极低，对电路影响小。 4. 击穿电压偏差小：通常TVS的击穿电压偏差控制在5%以内，提供稳定的保护阈值。 5. 强大的箝位能力：能有效限制过电压至预设的安全值。 TVS二极管按照极性可以分为单极性和双极性两种： - 单极性TVS：仅能对一种极性的过电压进行保护，通常用于单向电压保护。 - 双极性TVS：可对正负两种极性的过电压进行保护，适用于交流或双向电压环境。 根据用途，TVS可分为通用型和专用型，例如： - 通用型：适用于各种电路的过电压保护。 - 专用型：设计用于特定电路，如电流保护器、数据线保护器、通信接口保护等。 TVS的封装形式多样，包括： - 轴向引线：常见的一般二极管封装形式，适用于小型设备。 - 双列直插：用于多线保护，适用于PCB板集成。 - 贴片式：适合表面安装技术，节省空间。 - 组件式和大功率模块：用于大功率和复杂系统的保护。 在使用TVS时，应将其并联接入电路，以实现瞬态电压的抑制。正常工作时，TVS呈现高阻态，不干扰正常信号；当过电压出现，TVS瞬间转换为低阻态，引导电流通过自身泄放，保护后面的元件。 TVS选型时需关注的关键参数包括： 1. VRWM（最大工作电压）：TVS在正常工作状态下可以承受的最大电压。 2. VBR（击穿电压）：TVS开始导通的临界电压。 3. Vc（箝位电压）：过电压发生时，TVS能将电压限制到的水平。 4. Ipp（脉冲峰值电流）：TVS在保护动作时能承受的最大峰值电流。 5. Cd（电容）：TVS的电容值，影响高频信号传输性能。 综合考虑这些参数，可以确保TVS管在实际应用中能有效地保护电路，防止静电、雷击、电磁干扰等引起的过电压损害。在实际选型时，应根据电路的具体需求，如工作电压、预期浪涌电流、保护等级等因素来选择合适的TVS型号。