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TVS 又名:TVS管

TVS管是瞬態(tài)抑制二極管(Transient Voltage Suppressor)的簡稱。它的特點是:響應速度特別快(為ps級);耐浪涌沖擊能力較放電管和壓敏電阻差,其10/1000μs波脈沖功率從400W~30KW,脈沖峰值電流從0.52A~544A;擊穿電壓有從6.8V~550V的系列值,便于各種不同電壓的電路使用。

  1、特性

  TVS管有單向與雙向之分,單向TVS管的特性與穩(wěn)壓二極管相似,雙向TVS管的特性相當于兩個穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián),其主要特性參數(shù)有:

 ?、俜聪驍鄳B(tài)電壓(截止電壓)VRWM與反向漏電流IR:反向斷態(tài)電壓(截止電壓)VRWM表示TVS管不導通的最高電壓,在這個電壓下只有很小的反向漏電流IR。

 ?、趽舸╇妷篤BR:TVS管通過規(guī)定的測試電流IT時的電壓,這是表示TVS管導通的標志電壓。

  ③脈沖峰值電流IPP:TVS管允許通過的10/1000μs波的最大峰值電流(8/20μs波的峰值電流約為其5倍左右),超過這個電流值就可能造成永久性損壞。在同一個系列中,擊穿電壓越高的管子允許通過的峰值電流越小。

 ?、茏畲篌槲浑妷篤C:TVS管流過脈沖峰值電流IPP時兩端所呈現(xiàn)的電壓。

 ?、菝}沖峰值功率Pm:脈沖峰值功率Pm是指10/1000μs波的脈沖峰值電流IPP與最大箝位電壓VC的乘積,即Pm=IPP*VC。

 ?、薹€(wěn)態(tài)功率P0:TVS管也可以作穩(wěn)壓二極管用,這時要使用穩(wěn)態(tài)功率。

  ⑦極間電容Cj:與壓敏電阻一樣,TVS管的極間電容Cj也較大,且單向的比雙向的小,功率越大的電容也越大。

  TVS是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時,它能以10的負12次方秒量級的速度,將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?,吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率,使兩極間的電壓箝位于一個預定值,有效地保護電子線路中的精密元器件,免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應速度快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點,目前已廣泛應用于計算機系統(tǒng)、通訊設備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、儀器儀表(電度表),RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數(shù)字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅動接收保護、電機電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪音的抑制等各個領域。

  2、區(qū)別

  電壓及電流的瞬態(tài)干擾是造成電子電路及設備損壞的主要原因,常給人們帶來無法估量的損失。這些干擾通常來自于電力設備的起停操作、交流電網(wǎng)的不穩(wěn)定、雷擊干擾及靜電放電等,瞬態(tài)干擾幾乎無處不在、無時不有,使人感到防不勝防。幸好,一種高效能的電路保護器件TVS的出現(xiàn)使瞬態(tài)干擾得到了有效抑制,TVS(Transient Voltage Suppressor) 或稱瞬態(tài)抑制二極管,是在穩(wěn)壓管工藝基礎上發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品,其電路符號和普通穩(wěn)壓二極管相同,外形也與普通二極管無異,當TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時,它能以極高的速度(最高達1/(10^12)秒)使其阻抗驟然降低,同時吸收一個大電流,將其兩端間的電壓箝位在一個預定的數(shù)值上,從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。如果是使用的話,TVS有二極管類,和壓敏電阻類。我個人認為壓敏電阻類更有優(yōu)勢,目前廣泛用于手機,LCD模組,及一些比較精密的手持設備。特別是出口歐洲的產(chǎn)品一般都要加,來作為靜電防護的主要手段之一。

  TVS和齊納穩(wěn)壓管都能用作穩(wěn)壓,但是齊納擊穿電流更小,大于10V的穩(wěn)壓只有1mA,相對來說要比齊納二極管擊穿電流要大不少,但是齊納二極管穩(wěn)壓精度可以做的比較高。

  在電路中一般工作于反向截止狀態(tài),此時它不影響電路的任何功能。TVS在規(guī)定的反向應用條件下,當電路中由于雷電、各種電器干擾出現(xiàn)大幅度的瞬態(tài)干擾電壓或脈沖電流時,它在極短的時間內(最高可達到1×10-12秒)迅速轉入反向導通狀態(tài),并將電路的電壓箝位在所要求的安全數(shù)值上,從而有效的保護電子線路中精密元器件免受損壞。干擾脈沖過去后,TVS又轉入反向截止狀態(tài)。由于在反向導通時,其箝位電壓低于電路中其它器件的最高耐壓,因此起到了對其它元器件的保護作用。TVS能承受的瞬時脈沖功率可達上千瓦,其箝位時間<1ns[1]。TVS根據(jù)極性可分為單向和雙向TVS。單向TVS一般適用于直流電路,雙向TVS一般適用于交流電路中。由于TVS起保護作用時動作迅速、壽命長、使用方便,因此在瞬變電壓防護領域有著非常廣泛的應用。

  各參數(shù)說明如下:

  1、擊穿電壓V(BR)

  2、最大反向脈沖峰值電流Ippm

  3、最大反向工作電壓VRWM

  4、最大鉗位電壓VC(max)

  5、反向脈沖峰值功率Pppm

  6、 電容CPP

  7、 漏電流IR

  3、比較

  在電子應用領域中必不可少地要對靜電放電(IEC61000-4-2)、瞬態(tài)電壓、喀啦聲(IEC61000-4-4)EFT,和浪涌電壓抗擾度(IEC61000-4-5)進行防護,從而保護電子電路的安全和可靠性,在保護領域中,有兩種保護元件,一個是具有雪崩特性的TVS半導體二極管,一個是多層壓敏電阻,為了合理使用,需對TVS和MOV進行比較,以求正確選用,達到產(chǎn)品設計的優(yōu)化選擇。

  PROTEK公司的TVS半導體二極管,設計有高靈敏度的N/P結,它的特性是產(chǎn)生雪崩效應,效應與半導體的結面積成正比,通過控制結面積的摻雜濃度和基片的電阻率使它可以吸收大量的瞬態(tài)電流,產(chǎn)生雪崩特性,從而可控制浪涌電流的能力,是一種特殊制造工藝的高科技產(chǎn)品。

  多層壓敏電阻是將氧化鋅材料壓入到長方形中,形成多晶粒結構,分成多層以形成更加均勻一致的控制區(qū),通過導通阻擾的變化實現(xiàn)對浪涌電流的吸收能力,是一種特殊元件。

  雪崩擊穿二極管TVS和多層氧化鋅壓敏電阻都靠改變自身的阻擾特性來進行靜電放電,瞬態(tài)電壓和浪涌電壓的控制,而主要差異是導通后的阻擾,TVS有高靈敏度的N/P結進行控制,其導通阻擾很低,而MOV的導通阻擾要比TVS高出許多,從而導致箝位電壓、箝位比率的差異。

  4、應用

  TVS主要用于對電路元件進行快速過電壓保護。它能"吸收"功率高達數(shù)千瓦的浪涌信號。TVS具有體積小、功率大、響應快、無噪聲、價格低等諸多優(yōu)點,它的應用十分廣泛,如:家用電器;電子儀器;儀表;精密設備;計算機系統(tǒng);通訊設備;RS232、485及 CAN等通訊端口;ISDN的保護;I/O端口;IC電路保護;音、視頻輸入;交、直流電源;電機、繼電器噪聲的抑制等各個領域。它可以有效地對雷電、負載開關等人為操作錯誤引起的過電壓沖擊起保護作用,下面是幾個TVS在電路應用中的典型例子。

  TVS用于交流電路:見圖6,這是一個雙向TVS在交流電路中的應用,可以保護整流橋及負載中所有的元器件。圖7所示為用單向TVS并聯(lián)于整流管旁側以保護整流管不被瞬時脈沖擊穿。圖8中TVS1是一只雙向TVS管,它正負兩個方向均可"吸收"瞬時大脈沖,把電路電壓箝制到預定水平。這類雙向TVS用于交流電路是極方便的。它可以保護變壓器以后的所有電路元件。由于加上TVS1,電路保險絲容量要加大。TVS2也是一只雙向 TVS管,它可以對橋式整流器及以后的電路元件實行過電壓保護。它的Vb值及VC值應與變壓器副邊輸出電壓相適應。TVS3是一只單向TVS管,因為加在它上面的電壓是已整流后的直流電壓,TVS3 只保護負載不受過電壓沖擊,電路中可以根據(jù)需要使用三個TVS 管中的一只或幾只。


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