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瞬态抑制二*管

 

 

瞬态抑制二*管(TVS)又叫箝位型二*管,是目前国际上普遍使用的一种*能电路保护器件,它的外型与普通二*管相同,但却能吸收*数千瓦的浪涌功率。

       它的主要特点是在反向应用条件下,当承受一个*量的大脉冲时,其工作阻*立即降*低的导通值,从而允许大电流通过,同时把电压箝制在预定水平,其响应时间*为10-12毫秒,因此可*地保护电子线路中的精密元器件。

             TVS允许的正向浪涌电流在TA250CT10ms条件下,可达50200A

             双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率,并把电压箝制到预定水平,双向TVS适用于交流电路,单向TVS一般用于直流电路。可用于*雷击、*过电压、*干扰、吸收浪涌功率等,是一种理想的保护器件。

 

       TVS器件的电特性

 

            ) 单向TVSV-I特性 

 

 

                           

 

 

如图1所示,单向TVS的正向特性与普通稳压二*管相同,反向击穿拐点近似直角为硬击穿,为典型的PN结雪崩器件。

 

           从击穿点到VC值所对应的曲线段表明,当有瞬时过压脉冲时,器件的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值,并保持在这一水平上。 

 

 

        2) 双向TVSV-I特性 

 

 

 

                  如图2所示,双向TVSV-I特性曲线如同两只单向TVS“背靠背组合,其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性,一旦加在它两端的干扰电压*过箝位电压VC就会立刻被抑制掉,双向TVS在交流回路应用十分方便。

 

       TVS器件的主要电参数

1) 击穿电压V(BR)

            器件在发生击穿的区域内,在规定的试验电流I(BR)下,测得器件两端的电压称为击穿电压,在此区域内,二*管成为低阻*的通路。

 

       2) *大反向脉冲峰值电流IPP

 

              在反向工作时,在规定的脉冲条件下,器件允许通过的*大脉冲峰值电流。

              IPP与*大箝位电压VC(MAX)的乘积,就是瞬态脉冲功率的*大值。

 

          使用时应正确选取TVS使额定瞬态脉冲功率PPR大于被保护器件或线路可能出现的*大瞬态浪涌功率

 

 

 

3表明,当瞬时脉冲峰值电流出现时,TVS被击穿,并由击穿电压值上升至*大箝位电压值,随着脉冲电流呈指数下降,箝位电压亦下降,恢复到原来状态。因此,TVS能抑制可能出现的脉冲功率的冲击,从而*地保护电子线路。TVS峰值电流的试验波形采用标准波(指数波形),由TR/TP决定。峰值电流上升时间TR:电流从0.1IPP开始*0.9IPP的时间。 

 

 

 

 

    半峰值电流时间TP:电流从*开始通过*大峰值后,下降到0.5IPP值的时间。其波形如图4所示。

 

 

       3) *大反向工作电压VRWM(或变位电压)

器件反向工作时,在规定的IR下,器件两端的电压值称为*大反向工作电压VRWM

通常VRWM=0.80.9V(BR)。在这个电压下,器件的功率消耗很小。使用时,应使VRWM不低于被保护器件或线路的正常工作电压 

4) *大箝位电压VC(max )

 

在脉冲峰值电流Ipp 作用下器件两端的*大电压值称为*大箝位电压。使用时,应使VC(max)不高于被保护器件的*大允许*电压

 *大箝位电压与击穿电压之比称为箝为系数。即: 箝位系数=VC(max )/V(BR),一般箝位系数为1.2左右

 

5) 反向脉冲峰值功率PPR

TVSPPR取决于脉冲峰值电流IPP*大箝位电压VC(max),除此以外,还和脉冲波形脉冲时间环境温度有关。

 当脉冲时间Tp *时,PPR=K1K2VC(max )Ipp,式中K1功率系数K2为功率的温度系数

 典型的脉冲持续时间tp 1ms当施加到瞬态电压抑制二*管上的脉冲时间tp比标准脉冲时间短时,其脉冲峰值功率将随tp的缩短而增加    

 

5给出了PPR tp的关系曲线。TVS的反向脉冲峰值功率PPR与经受浪涌的脉冲波形有关,用功率系数K1表示,各种浪涌波形的K1值如表1所示。

 

 

       E=∫i(t)V(t)dt,式中:i(t)脉冲电流波形V(t)箝位电压波形

 

  这个额定能量值在*短的时间内对TVS是不可重复施加的

 

   但是,在实际的应用中,浪涌通常是重复地出现,在这种情况下,即使单个的脉冲能量比TVS器件可承受的脉冲能量要小得多,但若重复施加,这些单个的脉冲能量积累起来,在某些情况下,也会*过TVS器件可承受的脉冲能量。

        因此,电路设计*须在这点上认真考虑和选用TVS器件,使其在规定的间隔时间内,重复施加脉冲能量的累积不至*过TVS器件的脉冲能量额定值。   

 

  6) 电容CPP    

         TVS的电容由硅片的面积偏置电压来决定。

  电容在*偏情况下,随偏置电压的增加,该电容值呈下降趋势

  电容的大小会影响TVS器件的响应时间。 

 

          7) 漏电流IR

 

  当*大反向工作电压施加到TVS上时,TVS管有一个漏电流IR,当TVS用于高阻*电路时,这个漏电流是一个重要的参数。 

 

       TVS二*管的分类

 

  TVS器件可以按*性分为单*性和双*性两种。

按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和*电路适用的*型器件。如:各种交流电压保护器、4~200mA电流*器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。

 

 

 

 

若按封装及内部结构可分为:轴向引线二*管、双列直插TVS阵列(适用多线保护)、贴片式、组件式和大功率模块式等。 

TVS二*管的应用

目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485I/OLANISDNADSLU*MP3PDASGPSCDMAGSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。

 TVS二*管的特点

 

  1) TVS二*管加在信号及电源线上,能*微处理器或单片机因*的肪冲,如静电放电效应、交流电源之浪涌开关电源的噪音所导致的失灵。

 

  2) 静电放电效应能释放*过10000V60A以上的脉冲,并能持续10ms;而一般的TTL器件,遇到*过30ms10V脉冲时,便会导至损坏。

  利用TVS二*管,可*吸收会造成器件损坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所引起的干扰(Crosstalk)

 

  3) TVS二*管放置在信号线及接地间,能避免数据及控制总线受到不*要的噪音影响。

 

 

 

TVS的选用技巧 

          1) 确定被保护电路的*大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和高端容限。

 

  2) TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的*大工作电压

  若选用的VWM太低,器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。

  串行连接分电压,并行连接分电流。

 

  3) TVS的*大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压

 

   4) 在规定的脉冲持续时间内,TVS的*大峰值脉冲功耗PM*须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了*大箝位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

 

  5) 对于数据接口电路的保护,还*须注意选取具有合适电容CTVS器件。

 

  6) 根据用途选用TVS的*性及封装结构。

  交流电路选用双*性TVS较为合理;

  多线保护选用TVS阵列更为有利。

 

  7) 温度考虑。

  瞬态电压抑制器可以在-55+150之间工作。

  TVS反向漏电流ID是随温度增加而*

  功耗随TVS结温增加而下降,从+25+175,大约线性下降50%;

  击穿电压VBR随温度的增加按*的系数增加

 

 

 

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型号/规格

ROHS

品牌/商标

B*T

封装形式

贴片

*类别

无铅*型

安装方式

贴片式

包装方式

盒带编带包装

功率特性

*率

频率特性

中频

整流电流

5000A

反向电压

30000V