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电磁兼容防护器件-TVS的基本电气特性

TVS是一种普遍用于电路免受瞬态高压尖峰脉冲的电子元件,它具有极快的反应速度与极高的浪涌吸收能力。TVS的符号与齐纳二极管相同,并且也是反向应用的。当电子系统在正常模式下运行时,TVS不会有任何动作,系统上的任何信号传输都不会受到TVS的影响。当系统受到高能静电瞬态脉冲时,将触发TVS,TVS两端的阻抗值将在很短的时间内从高阻抗值变为低阻抗值,从而将静电能量引向系统的接地端(GND),保护系统被损坏。

TVS的工作原理
TVS在系统中的主要功能是保护电子系统免受高能瞬态脉冲的影响,如静电放电(ESD)、雷电浪涌和电快速瞬态脉冲(EFT)。TVS通常被建议放在连接器旁边,因为静电放电、浪涌和电快速瞬态脉冲通常通过连接器进入系统。当这些高能量瞬态脉冲通过连接器进入系统时,它们将触发TVS,TVS将立即进入低阻抗状态,TVS将瞬态脉冲的能量导向系统的接地端(GND),因此TVS离连接器越近,其保护效果越好。如果TVS离连接器太远,将会出现以下问题。如果从连接器到TVS的路径太长,静电放电通过的路径的相邻电路将耦合到静电放电能量,导致其他电路元件损坏。因此,TVS离连接器越近,静电放电能量耦合到其他电路的可能性就越小。此外,从连接器到TVS的路径太长,会导致路径上的寄生电阻增加,进而增加箝位电压,从而降低TVS的保护效果。
TVS的基本电气参数:
• VRWM :反向工作电压VRWM(Peak Reverse Working Voltage)截止电压, TVS二极管的最高工作电压,可连续施加而不引起TVS二极管劣化或损坏状态下,达到的最大的直流电压或交流峰值电压。在VRWM下,TVS二极管是不工作的,不导通。
• VBR:反向击穿电压VBR(Breakdown Voltage)击穿电压VBR是指在V-I特性曲线上,在规定的脉冲直流电流I或接近发生雪崩的电流条件下测TVS管两端的电压。对于低压TVS,由于漏电流较大,所以测试电流选取较大。
• VC:箝位电压VC(Clamping Voltage)钳位电压,施加规定波形的峰值脉冲电流IPP时,TVS二极管两端测得的峰值电压。箝位电压VC与峰值脉冲电流IPP是衡量TVS在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数,这个参数是互相联系的。对于TVS在防雷保护电路中的钳位特性,可以参考VC这个参数,对于相同型号TVS,在相同IPP下的VC越小,说明TVS的钳位特性越好,TVS的耐脉冲电流冲击能力可以参考IPP,同型号的TVS,IPP越大,耐脉冲电流冲击能力越强。
• VBR:击穿电压,是TVS管的最小雪崩电压。指在V-I特性曲线上,在规定的脉冲直流电流IT或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS两端的电压。
• IR:反向漏电流IR ( Reverse Leakage Current) 漏电流,亦称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下,流过TVS二极管的最大电流,其值是在截止电压下测量的,对于TVS管来说,漏电流IR越小越好,对于同功率和同电压的TVS管,在VRWM≤10V时,双向TVS漏电流是单向TVS漏电流的2倍。
• IPP:峰值脉冲电流,给定脉冲电流波形的峰值。TVS一般选用10/100μs电流波形。
• IT:测试电流。
• C:电容值,对于同功率等级的TVS管而言,电压越低电容值就越大。在通信线路的防护中,尤其要注意TVS管的电容值。
• PPPM:TVS产品的额定瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率,理论上TVS功率越大越好,能够承受更多的冲击能量和次数,但是功率越高,TVS的封装越大,价钱也越高。
• 封装形式:从TVS管的封装形式,可以看出其功率大小。TVS管的芯片面积直接决定其功率等级。

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