如何正确选择EMC防护器件的TVS

2019-08-16 13:02:11 来源:ECCN
标签:

电压及电流 的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因,常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷电干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护 器件TVS 的出现使瞬态干扰得到了有效抑制。

 

TVS(TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR)或称瞬变电压抑制二极管 是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品。其电路 符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以极高的速度(最高达1*10-12秒)使其阻抗 骤然降低,同时吸收一个大电流,将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

 

TVS的特性及其参数

 

图1 TVS特性曲线

 

TVS的特性

如果用图示仪观察TVS的特性,就可得到图1中左图所示的波形。如果单就这个曲线来看,TVS管和普通稳压管的击穿 特性没有什么区别,为典型的PN结 雪崩器件。

 

但这条曲线只反映了TVS特性的一个部分,还必须补充右图所示的特性曲线,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的参数

 

图2 TVS特性及参数

 

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(VR WM):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。

 

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。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。

 

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的选用方法

1.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。

 

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.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。

 

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.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。

 

6.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。
 

 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

继续阅读
一种简单的测量土壤湿度和pH值(带温度补偿)的方法

图1所示电路是一种完整的单电源、低功耗、高精度解决方案,用于土壤湿度和pH值测量,包含温度补偿功能。

透过表面看差异,高可靠性线路板有哪些重要特征?

乍一看,PCB不论内在质量如何,表面上都差不多。正是透过表面,我们才看到差异,而这些差异对PCB在整个寿命中的耐用性和功能至为关键。

导通孔、盲孔、埋孔、钻孔等,这些PCB中的“孔”你都知道是怎么回事吗?
导通孔、盲孔、埋孔、钻孔等,这些PCB中的“孔”你都知道是怎么回事吗?

电路板的导通孔必须经过塞孔来达到客户的需求,在改变传统的铝片塞孔工艺中,电路板板面阻焊与塞孔利用白网完成,使其生产更加稳定,质量更加可靠,运用起来更加完善。

8421编码器、4线-2线编码器、优先编码器等,这些编码器的原理你都懂吗?
8421编码器、4线-2线编码器、优先编码器等,这些编码器的原理你都懂吗?

在数字系统里,常常需要将某一信息(输入)变换为某一特定的代码(输出)。把二进制码按一定的规律编排,例如8421码、格雷码等,使每组代码具有一特定的含义(代表某个数字或控制信号)称为编码。

二极管为什么不能并联或者串联?
二极管为什么不能并联或者串联?

在静态时,由于串联各元件的截止漏电流具有不同的制造偏差,导致具有最小漏电流的元件承受了最大的电压,甚至达到擎住状态。

更多资讯
电压反馈与电流反馈,你了解多少?
电压反馈与电流反馈,你了解多少?

什么是负反馈?负反馈就是为了保证我们的放大电路能够正常在我们的运行范围内工作,更强确切地说就是反馈的信号和放大电路的输入信号相位相反,两者做减法。

EMC、EMI、ESD、EMS这些电磁干扰相关的名词到底如何理解?
EMC、EMI、ESD、EMS这些电磁干扰相关的名词到底如何理解?

简单表述就是:EMC=EMI+EMS,值得注意的是,其中EMI其中包括ESD,EMC报告中包含ESD一项。在电子产品的设计时应该怎么做呢?

5G已来,中国电信与高通举办天翼智博会,开幕即签约4000万部5G终端

2019年被称为“5G商用元年”,随着时间向前推进,5G也逐步在多个行业开花结果。

功率高达65W的快充技术发布,OPPO 的Super VOOC4.0 能否成为“国民级闪充”?

与非网9月19日讯,OPPO这家在国内做快充数一数二的企业近期又发布了快充黑科技。

实例解析什么是公共阻抗耦合
实例解析什么是公共阻抗耦合

随着电子系统内设备数量的逐渐增多,噪声的干扰将越来越严重,噪声是无处不在的,总与信号共存。公共阻抗耦合是产生噪声的一个重要因素,公共阻抗耦合的噪声对电路性能有很大的影响,如波形失真、放大器性能不好等都与公共阻抗耦合的噪声有着密切的关系。