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硕凯电子:从电磁兼容设计谈EMC器件TVS二极管选型要点

已有 146 次阅读2016-7-20 15:43

电磁兼容性EMCElectro Magnetic Compatibility),是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC包 括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程 度的抗扰度,即电磁敏感性。随着电子技术的飞速发展,电子设备在不断小型化的同时,速度也越来越快,设备是都具备电磁兼容性已经成为设计能都成功的关键因 素。目前,业界已经形成一种共识,电磁兼容(EMC)设计介入产品设计的时间越早,成本越低。因此,在设计源头上,即PCB设计上解决EMC问题是成本最低、效果最佳的方式。本篇EMC设计分析介绍中,小硕将着重为大家介绍常用EMC器件TVS瞬态抑制二极管的选型与应用。

TVS二极管也就是瞬态抑制二极管的特点是作用时间段,电压幅度高,瞬态能量大,瞬态电压叠加在电路的工作电压上回造成电路的“过电压”而损坏。TVS是半导体硅材料制造的特殊二极管,它与电路并联使用,电路正常是TVS处于关断状态呈现高阻抗,当有浪涌冲击电压时能以nS量级的速度从高阻抗转变为低阻抗吸收浪涌功率,使浪涌电压通过其自身到地,从而保护电路不受侵害。

TVS管主要应用在RS485电路、RS232接口、USB接口、VGA接口等需要防静电以及热插拔端口。

TVS瞬态抑制二极管

TVS瞬态抑制二极管选型要点:

1.TVS的击穿电压要高于用户的正常工作电压,并留有一定的余量。

2.根据不同的应用接口选择使用双向还是单向的TVS

直流电源接口一般使用单向的TVS

交流电源接口和通信接口一般使用双向的TVS

3.根据要过的浪涌等级来选择不同功率的TVS

TVS瞬态抑制二极管选用指南

1、首先确定被保护电路的最大直流或连续工作电压,电路的额定标准电压和“高端”容限

2TVS的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压,若选用的VWM太低,器件有可能进入雪崩状态或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。

3TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。

4TVS的最大峰值脉冲功率PW必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。

5、在确定了TVS的最大箝位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

6、对于数据接口电路的保护,必须注意选取尽可能小的电容值CTVS器件。

7、带ATVS二极管比不带ATVS二极管 的离散性要好,在TVS二极管A前面加C的型号表示双向TVS二极管。

8、直流保护一般选用单向TVS二极管,交流保护一般选用双向TVS二极管,多路保护选用TVS阵列器件,大功率保护选用TVS专用保护模块。特殊情况,如:RS-485RS-232保护可选用双向TVS二极管或TVS阵列。

9TVS二极管可以在-55℃到+150℃之间工作,如果需要TVS在一个变化的温度下工作,由于其反向漏电流ID是随温度的增加而增大;功耗随TVS结温度增加而下降,故在选用TVS时应考虑温度变化对其特性的影响。

10TVS二极管可以串/并应用,串行连接分电压,并行连接分电流。但考虑到TVS的离散性,使用时应尽可能的减少串/并数量。

11、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二极管操作方式如下: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。

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