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1.TVS特性
TVS管是典型的PN结雪崩器件,和普通稳压管的击穿特性差不多。但这条曲线只反映了TVS特性的一个部分,还必须补充下图所示的特性曲线,才能反映TVS的全部特性。这是在双踪 示波器上观察到的TVS管承受大电流冲击时的电流及电压波形。
图中曲线1是TVS管中的电流波形,它表示流过TVS管的电流由1mA突然上升到峰值,然后按 指数规律下降,造成这种电流冲击的原因可能是雷击、过压等。曲线2是TVS管两端电压的波形 ,它表示TVS中的电流突然上升时,TVS两端电压也随之上升,但最大只上升到VC值,这个值 比击穿电压VBR略大,从而对后面的电路元件起到保护作用。
TVS在电路中和稳压管一样,是反向使用的。
2.参数说明
A.击穿电压(VBR):TVS在此时阻抗骤然降低,处于雪崩击穿状态。
B.测试电流(IT):TVS的击穿电压VBR在此电流下测量而得。一般情况下IT取1mA。
C.反向变位电压(VRWM):TVS的最大额定直流工作电压,当TVS两端电压继续上升,TVS将处于高阻状态。此参数也可被认为 是所保护电路的工作电压。
D.最大反向漏电流(IR):在工作电压下测得的流过TVS的最大电流。
E.最大峰值脉冲电流(IPP):TVS允许流过的最大浪涌电流,它反映了TVS的浪涌抑制能力。
F.最大箝位电压(VC):当TVS管承受瞬态高能量冲击时,管子中流过大电流,峰值为IPP,端电压由VRWM值上升到VC值就不再上升了,从而实现了保护作用。浪涌过后,随时间IPP以指数形式衰减,当衰减到一定值后,TVS两端电压由VC开始下降,恢复原来状态。最大箝位电压VC与击穿电压VBR之比称箝位因子Cf,表示为Cf= VC /VBR,一般箝位因子仅为1.2~1.4。
G.峰值脉冲功率(PP):PP按峰值脉冲功率的不同TVS分为四种,有500W、600W、1500W和5000W。
H.最大峰值脉冲功率:最大峰值脉冲功率为:PN=VC·IPP。显然,最大峰值脉冲功率愈大,TVS所能承受的峰值脉冲电流IPP愈大;另一方面,额定峰值脉冲功率PP确定以后,所TVS能承受的峰值脉冲电流IPP,随着最大箝位电压VC的降低而增加。TVS最大允许脉冲功率除了和峰值脉冲电流和箝位电压有关外,还和脉冲波形、脉冲持续时间和环境温度有关。
对于几种不同的脉冲波形PN=K·VC·IPP,其中K为功率因数,图3给出了几种典型脉冲波形的K值。
TVS器件规定,脉冲重复率比(脉冲持续时间和间歇时间之比)为0.01[[[[[%]]]]]。如不符合这一条件,脉冲功率的积累有可能使TVS烧毁。电路设计人员应注意这一点。TVS的工作是可靠的, 即使长期承受不重复性大脉冲的高能量的冲击,也不会出现"老化"问题。试验证明,TVS安全 工作于10000次脉冲后,其最大允许脉冲功率仍为原值的80%以上。
TVS所能承受的瞬时脉冲峰值可达数百安培,其箝位响应时间仅为1*10-12 秒;TVS所允许的正向浪涌电流,在25℃,1/120秒的条件下,也可达50-200安培。一般地说,TVS所能承受的瞬 时脉冲是不重复的脉冲。而实际应用中,电路里可能出现重复性脉冲。
TVS主要用于对电路元件进行快速过电压保护。它能"吸收"功率高达数千瓦的浪涌信号。TVS具有体积小、功率大、响应快、无噪声、价格低等诸多优点,它的应 用十分广泛,如:家用电器;电子仪器;仪表;精密设备;计算机系统;通讯设备;RS232、485及 CAN等通讯端口;ISDN的保护;I/O端口;IC电路保护;音、视频输入;交、直流电源;电机、继电器噪声的抑制等各个领域。它可以有效地对雷电、负载开关等人为操作错误引起的过电压冲击起保护作用。
TVS用于交流电路:TVS用于交流电路是极方便的。它可以保护变压器以后的所有电路元件。由于加上TVS1,电路保险丝容量要加大。TVS2也是一只双向 TVS管,它可以对桥式整流器及以后的电路元件实行过电压保护。它的Vb值及VC值应与变压器副边输出电压相适应。TVS3是一只单向TVS管,因为加在它上面的电压是已整流后的流电直压,TVS3只保护负载不受过电压冲击,电路中可以根据需要使用三个TVS管中的一只或几只。
TVS与压敏电阻这种金属氧化物变阻器相比具有极其优越的性能。
关键参数或极限值 TVS 电阻器
反应速度 10-12 秒 50*10-9秒
是否会老化 否 是
最高使用温度 175 115
元件极性 单极性与双极性 单极性
反向漏电典型值 5uA 200 uA
箝位因子(VC/BV) ≯1.5 最大可达7-8
封装性质 密封不透气 透气
价格 贵 便宜
1.最大峰值脉冲功率:确定电路的干扰脉冲情况,根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间,确 定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率。
2.TVS的反向变位电压即工作电压(VRWM)--选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定的操作电压。这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计,如果步骤1所规定的电 压高于TVS的VRWM ,TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态,从而影响电路的工作。
3.确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电,应计算出最大值,即用有效值*1.414。
4.所选TVS的最大箝位电压(VC)应低于被保护电路所允许的最大承受电压。
5.如果知道比较准确的浪涌电流IPP,那么可以利用VC来确定其功率,如果无法确定功率的 大概范围,一般来说,选择功率大一些比较好。
6.单极性还是双极性-常常会出现这样的误解即双向TVS用来抑制反向浪涌脉冲,其实并非 如此。双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。TVS有时也用于减少电容。如果电路 只有正向电平信号,那麽单向TVS就足够了。TVS操作方式如下:正向浪涌时,TVS处于反向雪崩击穿状态;反向浪涌时,TVS类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量。在低电容电路 里情况就不是这样了。应选用双向TVS以保护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。