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  • 浪湧防護器件—TVS管
    2016-08-26 16:18:57

        電壓及電流的瞬態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。這些干擾通常來自於電力設備的起停操作、交流電網的不穩定、雷電干擾及靜電放電等,瞬態干擾幾乎無處不在、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管的出現使瞬態干擾得到了有效抑制。


        TVS管也稱瞬變電壓抑制二極體,也叫箝位型二極體,是在穩壓管工藝基礎上發展起來的一種新產品,是目前普遍使用的一種高效能限壓保護器件,其電路符號和普通穩壓二極體相同,外形也與普通二極體無異,當TVS管兩端經受瞬間的高能量衝擊時,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值上,從而確保後面的電路元件免受瞬態高能量的衝擊而損壞。

        TVS管的特性: 

        在規定的反向應用條件下,TVS對受保護的線路呈高阻抗狀態。當瞬間電壓超過其擊穿電壓時,TVS就會提供一個低阻抗的路徑,並通過大電流方式使流向被保護元器件的瞬間電流分流到TVS,同時將受保護元器件兩端的電壓限制在TVS的箝位電壓。當過壓條件消失後,TVS又恢復到高阻抗狀態。 

        TVS管的關鍵參數: 

        1最小擊穿電壓VBR:器件在發生擊穿的區域內,在規定的試驗電流IBR(一般情況IBR1mA)下,測得器件兩端的電壓稱為最小擊穿電壓。

        2反向斷態電壓VRWMTVS最大連續工作的直流或脈衝電壓,該電壓施加於TVS的兩極間時,它處於反向關斷狀態,流過它的電流應小於或等於其最大反向漏電流IR

        3脈衝峰值電流IPP:反向工作時,在規定的脈衝波形(如:10/1000μs雙指數波形)條件下,器件允許通過的最大浪湧電流。 

        4最大箝位電壓VC:當脈衝峰值電流IPP流過TVS時,其兩端出現的最大電壓值稱為箝位電壓VCVCIPP反映了TVS的浪湧抑制能力。通常把VCVBR之比稱為箝位因數(係數),其值一般在1.21.4之間。 

        5脈衝峰值功率PPP:脈衝峰值功率PPP是指脈衝峰值電流IPP與最大箝位電壓VC的乘積,即PPPIPP×VC。 它是TVS能承受的最大峰值功率。在給定的最大箝位電壓下,脈衝峰值功率PPP越大,其浪湧電流的承受能力越大。 

        6結電容CJTVS結電容CJ是由其矽片的雪崩結截面和偏置電壓來決定的,是在特定頻率(1MHz)下測得。 CJ的大小與TVS的電流承受能力成正比,CJ太大,將使信號衰減。因此,電容CJ是數據介面電路選用TVS的重要參數。在高頻信號線路的保護中,應主要選用低結電容的TVS管,一般低結電容的TVS管其結電容可以做到零點幾到幾p F的數量級了。

        TVS的分類:

    優恩半導體TVS管按功率分類,可分為200W400W500W、600W、1000W1500W、3000W5000W、8000W15000W20000W30000W3600W6600W。也可按極性分類。按極性分為單極性及雙極性兩種。單極性尾標中用A表示,雙極性尾標中以C表示。如SA5.0A表示單向的,SA5.0 CA表示雙向的。

    TVS的應用:

    TVS主要用於對電路元件進行快速過電壓保護。它能"吸收"功率高達數千瓦的浪湧信號。TVS具有體積小、功率大、回應快、無雜訊、價格低等諸多優點,它的應用十分廣泛,如:家用電器;電子儀器;儀錶;精密設備;電腦系統;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、繼電器雜訊的抑制等各個領域。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衝擊起保護作用。

    下圖是優恩半導體TVS管在電路應用中的典型例子。

     

       注解:

        1TVS1對整個電路(包括變壓器)進行保護。

        2TVS2對其後的電路(除變壓器外的整個電路)提供高度的保護。由於變壓器 的物理性質有如一個大的串聯電阻,當受到浪湧衝擊時,斷路的機會很少。

        3TVS3對負載提供全面的保護。在此採用的是成本較低的單極TVS二極體。若 電路中只採用TVS3,電橋因沒有TVS的保護,電橋應採用較高電壓及電流比 值的器件,以防止損壞。 

        TVS的選用方法:

        1、確定待保護電路的直流電壓或持續工作電壓。如果是交流電,應計算出最大值,即用有效值*1.414。

        2、TVS的反向變位電壓即工作電壓(VRWM)--選擇TVS的VRWM等於或大於上述步驟1所規定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不計,如果步驟1所規定的電壓高於TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處於雪崩擊穿狀態,從而影響電路的工作。

        3、最大峰值脈衝功率:確定電路的干擾脈衝情況,根據干擾脈衝的波形、脈衝持續時間,確定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈衝功率。

        4、所選TVS的最大箝位電壓(VC)應低於被保護電路所允許的最大承受電壓。

        5、單極性還是雙極性-常常會出現這樣的誤解即雙向TVS用來抑制反向浪湧脈衝,其實並非如此。雙向TVS用於交流電或來自正負雙向脈衝的場合。TVS有時也用於減少電容。如果電路只有正向電平信號,那麽單向TVS就足夠了。TVS操作方式如下:正向浪湧時,TVS處於反向雪崩擊穿狀態;反向浪湧時,TVS類似正向偏置二極體一樣導通並吸收浪湧能量。在低電容電路裏情況就不是這樣了。應選用雙向TVS以保護電路中的低電容器件免受反向浪湧的損害。

    6、如果知道比較準確的浪湧電流IPP,那麼可以利用VC來確定其功率,如果無法確定功率的大概範圍,一般來說,選擇功率大一些比較好。

    好了,對於抗浪湧能力超強的TVS你瞭解了嗎?如果還有什麼不清楚的,歡迎來電優恩半導體諮詢。

     

     

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