(8)电路设计-TVS管保护

TVS管是电路设计中经常用到的保护器件,具有快速响应吸收能量的优点,在一定程度上保护核心器件。像其他二极管一样,TVS管也有相应的参数,本文就结合实例,阐述一下TVS管的参数,尤其是TVS管的击穿电压和钳位电压的区别。


以ON Semiconductor的ESDONCAN1器件为例,ESDONCAN1是汽车级CAN总线收发器的TVS管保护器件首先来看一下该TVS的参数:
。Vrwm reverse standoff voltage 反向隔离电压
。Cd diode capacitance 二极管电容
。Ppp peak pulse power 峰值脉冲功率
。IPP peak pulse current 峰值脉冲电流
。Ti junction temperature 结温
。Tamb ambient temperature 环境温度
。Tstg storage temperature 储存温度
。VESD electrostatic discharge voltage 静电放电电压
。IRM reverse leakage current 反向漏电流
。VBR breakdown voltage 击穿电压
。VCL clamping voltage 钳位电乐

(8)电路设计-TVS管保护_第1张图片

 根据上图,可以得到如下结论:
。击穿电压是电流随电压增加显著变大的电压点
。钳位电压是从击穿电压开始到器件能承受的最大电压
。TVS的击穿电压是在非常小的电流下测得的,而钳位电压对应的电流是很大的

再来看ESDONCAN1的spec:

(8)电路设计-TVS管保护_第2张图片

根据上图,可以看出Vrwm是TVS管开始反向工作的起始电压,漏电流为15nA(typ.,小于此电压,漏电流会小很多,甚至可以忽略不记;VBR为TVS管的击穿电压,此时TVS管的漏电流已经显著增大到1mA;再随着电压增大,漏电流也会急剧增大,此时TVS管将电压钳位在VCL。

另外,从能量的角度来说明一下TVS管的保护原理: 可以将TVS管和被保护器件看作是并联关系,TVS管处于钳位状态时,能量都消耗在了TVS管上,从而保护了器件。

TVS的选取原则:
1.MAXIMUN CLAMPING VOLTAGE: 最大位电压VC要小于电路允许的最大安全电压
2.REVERSE STAND-OFF VOLTAGE:截止电压VRWM大于电路的最大工作电压,一般可以选择VRWM等于或者略大于电路的最大工作电压。
3.PEAK PULSE POWER:额定的最大脉冲功率 (TVS参数中给出) PM要大于最大瞬态浪涌率


TVS使用指南:
1.TVS管使用时一般并联在被保护电路上。为了限制流过TVS管的电流不超过管子允许通过的峰值电流IPP,应在线路串联加限流元件,如电阻、自恢复保险丝、电感等。
2.击穿电压VBR的选择: TVS管的击穿电压应根据线路最高工作电压US按公式: VBRmin>1.2US或VRWM≥1.1US选择.
3.脉冲峰值电流IPP的选择: 当TVS管单独使用时,要根据线路上可能出现的最大浪涌电流

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