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过压防护(二):TVS瞬态抑制二极管选型,TVS二极管选型参数分析

已有 169 次阅读2015-7-2 14:10

在上一篇中,小硕介绍了什么是TVS瞬态抑制二极管、TVS二极管的工作原理以及TVS管的作用,即使是新手工程师也能够很清楚的为有需要的客户介绍TVS二极管。但是想要独立完成客户的TVS管选型呢,还是要了解清楚瞬态抑制二极管的选型技巧和选型参数。作为最了解新手工程师的硕凯电子,在这方面早就考虑到了。本期过压防护专题就有新手工程师迫切需要的瞬态抑制二极管选型指导和TVS二极管选型参数。

处理瞬时脉冲对元件损害的最好办法是将瞬时电流从感应元件引开。 TVS二极管在线路板上与被保护线路并联,当瞬时电压超过电路正常工作电压后,TVS二极管便产生雪崩,提供给瞬时电流一个超低电阻通路,其结果是瞬时电流透过二极管被引开,避开被保护元件,并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。当瞬时脉冲结束以后,TVS二极管自动回覆高阻状态,整个回路进入正常电压。许多元件在承受多次冲击后,其参数及性能会产生退化,而只要工作在限定范围内,二极管将不会产生损坏或退化。

从以上过程可以看出,TVS二极管选型时,必须注意以下几个参数的选择:

1.最小击穿电压VBR和击穿电流I R  VBRTVS最小的击穿电压,在25℃时,低于这个电压TVS是不会产生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR )时,加于TVS两极的电压为其最小击穿电压V BR 。按TVSVBR与标准值的离散程度,可把VBR分为5%和10%两种。对于5%的VBR来说,VWM =0.85VBR;对于10%的VBR来说,V WM =0.81VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准,TVS二极管必须达到可以处理最小8kV(接触)15kV(空气)ESD冲击,部份半导体厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。对于某些有特殊要求的可携设备应用,设计者可以依需要挑选元件。

2.最大反向漏电流ID和额定反向切断电压VWM VWM是二极管在正常状态时可承受的电压,此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压,否则二极管会不断截止回路电压;但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近,这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。当这个额定反向切断电压VWM加于TVS的两极间时它处于反向切断状态,流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID

3.最大钳位电压VC和最大峰值脉冲电流I PP 当持续时间为20ms的脉冲峰值电流IPP流过TVS时,在其两端出现的最大峰值电压为VC。 V C IPP反映了TVS的突波抑制能力。 VCVBR之比称为钳位因子,一般在1.2~1.4之间。 VC是二极管在截止状态提供的电压,也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它不能大于被保护回路的可承受极限电压,否则元件面临被损伤的危险。

4. Pppm额定脉冲功率,这是基于最大截止电压和此时的峰值脉冲电流。对于手持设备,一般来说500WTVS就足够了。最大峰值脉冲功耗PMTVS能承受的最大峰值脉冲功耗值。在特定的最大钳位电压下,功耗PM越大,其突波电流的承受能力越大。在特定的功耗PM下,钳位电压VC越低,其突波电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且,TVS所能承受的瞬态脉冲是不重覆的,元件规定的脉冲重覆频率(持续时间与间歇时间之比)0.01%。如果电路内出现重覆性脉冲,应考虑脉冲功率的累积,有可能损坏TVS

5.电容器量C电容器量C是由TVS雪崩结截面决定的,是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比,C太大将使讯号衰减。因此,C是数据介面电路选用TVS的重要参数。电容器对于数据/讯号频率越高的回路,二极管的电容器对电路的干扰越大,形成噪音或衰减讯号强度,因此需要根据回路的特性来决定所选元件的电容器范围。高频回路一般选择电容器应尽量小(SAC(500W50pF,±10%)LCE(1.5KW100pF)低电容器TVS),而对电容器要求不高的回路电容器选择可高于40pF

 

 


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