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类型TVS二极管的主要参数与选型.doc

  • 上传人:dcs1276
  • 文档编号:8514488
  • 上传时间:2019-06-30
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    TVS二极管的主要参数与选型.doc
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    1、TVS 二极管的主要参数与选型(2010-12-20 22:28:55)转 载 标签: 元件选型分类: 电路设计TVS 二极管的主要参数-转载处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法是将瞬时电流从敏感器件引开。TVS 二极管在线路板上与被保护线路并联,当瞬时电压超过电路正常工作电压后,TVS 二极管便发生雪崩,提供给瞬时电流一个超低电阻通路,其结果是瞬时电流通过二极管被引开,避开被保护器件,并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。当瞬时脉冲结束以后,TVS二极管自动回复高阻状态,整个回路进入正常电压。许多器件在承受多次冲击后,其参数及性能会发生退化,而只要工作在限定范围内,二极管将不会发

    2、生损坏或退化。从以上过程可以看出,在选择 TVS 二极管时,必须注意以下几个参数的选择:1. 最小击穿电压 VBR 和击穿电流 IR。VBR 是 TVS 最小的击穿电压,在 25时,低于这个电压 TVS 是不会发生雪崩的。当 TVS 流过规定的 1mA 电流(I R)时,加于 TVS 两极的电压为其最小击穿电压 VBR。按 TVS 的 VBR与标准值的离散程度,可把 VBR分为 5%和 10%两种。对于 5%的 VBR来说,V WM=0.85VBR;对于 10%的 VBR来说,V WM=0.81VBR。为了满足 IEC61000-4-2 国际标准,TVS 二极管必须达到可以处理最小 8kV(接

    3、触)和 15kV(空气)的 ESD 冲击,有的半导体生产厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。对于某些有特殊要求的便携设备应用,设计者可以按需要挑选器件。2. 最大反向漏电流 ID 和额定反向关断电压 VWM。V WM这是二极管在正常状态时可承受的电压,此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压,否则二极管会不断截止回路电压;但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近,这样才不会在 TVS 工作以前使整个回路面对过压威胁。当这个额定反向关断电压 VWM加于 TVS 的两极间时它处于反向关断状态,流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流 ID。3. 最大箝位电压 VC和最大峰值脉冲电流 I

    4、PP。当持续时间为 20mS 的脉冲峰值电流 IPP流过 TVS 时,在其两端出现的最大峰值电压为 VC。V C、I PP反映了 TVS 的浪涌抑制能力。V C与 VBR 之比称为箝位因子,一般在 1.21.4 之间。VC 是二极管在截止状态提供的电压,也就是在 ESD 冲击状态时通过 TVS 的电压,它不能大于被保护回路的可承受极限电压,否则器件面临被损伤的危险。4. Pppm额定脉冲功率,这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。对于手持设备,一般来说 500W 的 TVS 就足够了。最大峰值脉冲功耗 PM是 TVS 能承受的最大峰值脉冲功耗值。在给定的最大箝位电压下,功耗 PM越大,其浪

    5、涌电流的承受能力越大。在给定的功耗PM下,箝位电压 VC越低,其浪涌电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且,TVS 所能承受的瞬态脉冲是不重复的,器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为 0.01%。如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的累积,有可能损坏 TVS。5. 电容量 C。电容量 C 是由 TVS 雪崩结截面决定的,是在特定的 1MHz 频率下测得的。C 的大小与 TVS 的电流承受能力成正比,C 太大将使信号衰减。因此,C 是数据接口电路选用 TVS 的重要参数。电容对于数据/信号频率越高的回路,二极管的电容对电路的干扰越大,形

    6、成噪声或衰减信号强度,因此需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。高频回路一般选择电容应尽量小(如 LCTVS、低电容 TVS,电容不大于 3pF),而对电容要求不高的回路电容选择可高于 40pF。注:TVS 的选型最大箝位电压 VC 要小于电路允许的最大安全电压。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。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功率。直流电中选用举例: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 50M,其干扰波形为方波,T P=1MS ,最大峰值电流 50A

    7、。 选择: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 :V(BR) =VRWM /0.85=15.3V 2、从击穿电压值选取最大箝位电压 Vc(MAX)=1.30V(BR)=19.89V,取 Vc=20V3、再从箝位电压 VC 和最在峰值电流 IP 计算出方波脉冲功率:PPR=VCIP=2050=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=1000W1.4=715W从手册中可查到 1N6147A 其中 PPR=1500W,变位电压 VRWM=12.2V,击穿电压 V(BR)=15.2V,最大箝位电压 Vc=22

    8、.3V,最大浪涌电流 IP=67.3A。可满足上述设计要求,而且留有一倍的余量,不论方波还是指数波都适用。交流电路应用举例: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 1.11.2倍来选取 TVS 管的最大反向工作电压 VRWM。图 2-8 给出了一个微机电源采用 TVS 作线路保护的原理图,由图可见:1. 在进线的 2

    9、20V处加 TVS 管抑制 220V交流电网中尖峰干扰。2. 在变压器进线加上干扰滤波器,滤除小尖峰干扰。3. 在变压输出端 V=20V 处又加上 TVS 管,再一次抑制干扰。4. 到了直流 10V 输出时还加上 TVS 管抑制干扰。其中:双向 TVS 管 D1 的 VRWM=220V1.4=308V 左右 双向 TVS 管 D2 的 VRWM=20V1.4=28V 左右 单向 TVS 管 D3 的 VRWM=10V1.2=12V 左右经过如上四次抑制,变成所谓的“净化电源”,还可以加上其它措施,更有效地抑制干扰,防止干扰进入计算机的 CPU 及存贮器中,从而提高微机系统的应用可靠性。 从失效统计概率可知:微机系统产生 100 次故障,其中 90 次来自电源,10 次是微机本身,可见电源的可靠性最重要,要提高整机可靠性,首先应提高电源的可靠性。

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