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電磁兼容防護(hù)器件-TVS的基本電氣特性

TVS是一種普遍用于電路免受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的電子元件,它具有極快的反應(yīng)速度與極高的浪涌吸收能力。TVS的符號(hào)與齊納二極管相同,并且也是反向應(yīng)用的。當(dāng)電子系統(tǒng)在正常模式下運(yùn)行時(shí),TVS不會(huì)有任何動(dòng)作,系統(tǒng)上的任何信號(hào)傳輸都不會(huì)受到TVS的影響。當(dāng)系統(tǒng)受到高能靜電瞬態(tài)脈沖時(shí),將觸發(fā)TVS,TVS兩端的阻抗值將在很短的時(shí)間內(nèi)從高阻抗值變?yōu)榈妥杩怪担瑥亩鴮㈧o電能量引向系統(tǒng)的接地端(GND),保護(hù)系統(tǒng)被損壞。

TVS的工作原理
TVS在系統(tǒng)中的主要功能是保護(hù)電子系統(tǒng)免受高能瞬態(tài)脈沖的影響,如靜電放電(ESD)、雷電浪涌和電快速瞬態(tài)脈沖(EFT)。TVS通常被建議放在連接器旁邊,因?yàn)殪o電放電、浪涌和電快速瞬態(tài)脈沖通常通過連接器進(jìn)入系統(tǒng)。當(dāng)這些高能量瞬態(tài)脈沖通過連接器進(jìn)入系統(tǒng)時(shí),它們將觸發(fā)TVS,TVS將立即進(jìn)入低阻抗?fàn)顟B(tài),TVS將瞬態(tài)脈沖的能量導(dǎo)向系統(tǒng)的接地端(GND),因此TVS離連接器越近,其保護(hù)效果越好。如果TVS離連接器太遠(yuǎn),將會(huì)出現(xiàn)以下問題。如果從連接器到TVS的路徑太長,靜電放電通過的路徑的相鄰電路將耦合到靜電放電能量,導(dǎo)致其他電路元件損壞。因此,TVS離連接器越近,靜電放電能量耦合到其他電路的可能性就越小。此外,從連接器到TVS的路徑太長,會(huì)導(dǎo)致路徑上的寄生電阻增加,進(jìn)而增加箝位電壓,從而降低TVS的保護(hù)效果。
TVS的基本電氣參數(shù):
? VRWM :反向工作電壓VRWM(Peak Reverse Working Voltage)截止電壓, TVS二極管的最高工作電壓,可連續(xù)施加而不引起TVS二極管劣化或損壞狀態(tài)下,達(dá)到的最大的直流電壓或交流峰值電壓。在VRWM下,TVS二極管是不工作的,不導(dǎo)通。
? VBR:反向擊穿電壓VBR(Breakdown Voltage)擊穿電壓VBR是指在V-I特性曲線上,在規(guī)定的脈沖直流電流I或接近發(fā)生雪崩的電流條件下測TVS管兩端的電壓。對(duì)于低壓TVS,由于漏電流較大,所以測試電流選取較大。
? VC:箝位電壓VC(Clamping Voltage)鉗位電壓,施加規(guī)定波形的峰值脈沖電流IPP時(shí),TVS二極管兩端測得的峰值電壓。箝位電壓VC與峰值脈沖電流IPP是衡量TVS在電路保護(hù)中抵抗浪涌脈沖電流及限制電壓能力的參數(shù),這個(gè)參數(shù)是互相聯(lián)系的。對(duì)于TVS在防雷保護(hù)電路中的鉗位特性,可以參考VC這個(gè)參數(shù),對(duì)于相同型號(hào)TVS,在相同IPP下的VC越小,說明TVS的鉗位特性越好,TVS的耐脈沖電流沖擊能力可以參考IPP,同型號(hào)的TVS,IPP越大,耐脈沖電流沖擊能力越強(qiáng)。
? VBR:擊穿電壓,是TVS管的最小雪崩電壓。指在V-I特性曲線上,在規(guī)定的脈沖直流電流IT或接近發(fā)生雪崩的電流條件下測得TVS兩端的電壓。
? IR:反向漏電流IR ( Reverse Leakage Current) 漏電流,亦稱待機(jī)電流。在規(guī)定溫度和最高工作電壓條件下,流過TVS二極管的最大電流,其值是在截止電壓下測量的,對(duì)于TVS管來說,漏電流IR越小越好,對(duì)于同功率和同電壓的TVS管,在VRWM≤10V時(shí),雙向TVS漏電流是單向TVS漏電流的2倍。
? IPP:峰值脈沖電流,給定脈沖電流波形的峰值。TVS一般選用10/100μs電流波形。
? IT:測試電流。
? C:電容值,對(duì)于同功率等級(jí)的TVS管而言,電壓越低電容值就越大。在通信線路的防護(hù)中,尤其要注意TVS管的電容值。
? PPPM:TVS產(chǎn)品的額定瞬態(tài)功率應(yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率,理論上TVS功率越大越好,能夠承受更多的沖擊能量和次數(shù),但是功率越高,TVS的封裝越大,價(jià)錢也越高。
? 封裝形式:從TVS管的封裝形式,可以看出其功率大小。TVS管的芯片面積直接決定其功率等級(jí)。

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