從無(wú)處不在的靜電來(lái)看電路保護(hù)元件TVS管應(yīng)用選型要點(diǎn)

電磁兼容是電源設(shè)計(jì)者們除了能效之外第二個(gè)考慮的重要問(wèn)題，但在電路的靜電釋放方面，卻很少有人考慮過(guò)電磁兼容的問(wèn)題。

原因有很多，有可能是產(chǎn)品本身的功能特性原因，也有可能是由于成本受限而不得放棄防雷防靜電設(shè)計(jì)。

但事實(shí)是，很多年輕的工程師都不了解瞬變電壓抑制二極管在TVS管電路當(dāng)中的重要性，甚至有些剛畢業(yè)的工程師都不知道這種器件的存在。

理論上，大部分有可能會(huì)接觸靜電的電路都應(yīng)該要加上TVS管以保護(hù)。

比如手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品的充電接口，耳機(jī)接口，秋天就很容易接觸人體大量靜電。

再比如交換機(jī)等通信產(chǎn)品的接插件部位，一個(gè)閃電就很容易會(huì)在它們連接的線纜形成很強(qiáng)的脈沖波，這些都很容易對(duì)電路構(gòu)成威脅。

下面我們就對(duì)TVS管的一些應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的了解，希望通過(guò)簡(jiǎn)單的例子讓大家對(duì)TVS管有比較直觀的認(rèn)識(shí)。

不同型號(hào)規(guī)格TVS管的原理都是一樣，大家在選型的時(shí)候根據(jù)需要去找一下內(nèi)部結(jié)構(gòu)合適自己產(chǎn)品的型號(hào)和規(guī)格就可以了。

1. 確定電壓

首先，我們要確定待保護(hù)電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。（如果是交流電，應(yīng)計(jì)算出最大值，即用有效值*1.414）。

這個(gè)電壓通常是指后級(jí)電路工作的額定電壓，而不是最高可耐受的電壓。

比如我們要保護(hù)一個(gè) DCDC 的輸入，這個(gè) DCDC 的設(shè)計(jì)指出，我們?cè)O(shè)定的輸入電壓為 5V - 18V。但是我們正常輸入的電壓是 12V。這個(gè)時(shí)候我們應(yīng)該確定需要保護(hù)的電壓為 12V，而不是 18V。

2. 確定VRWM

Vrwm 是TVS管的反向變位電壓即工作電壓，在這個(gè)電壓以內(nèi)，TVS 管可以保證反向的截止?fàn)顟B(tài)。

選擇TVS管的Vrwm應(yīng)等于或大于上述所確定的持續(xù)工作電壓。這樣才能保證在正常工作條件下，TVS管吸收的電流可忽略不計(jì)，即漏電流非常小。如果上述所確定的持續(xù)工作電壓高于所選擇的TVS管的VRWM，TVS管將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作。

3. 確定峰值脈沖功率

要確定峰值脈沖功率，首先要確定被保護(hù)電路的干擾脈沖情況，需要根據(jù)干擾脈沖的波形、脈沖持續(xù)時(shí)間，確定能夠有效抑制該干擾的TVS管峰值脈沖功率。

4. 確定鉗位電壓 Vc

TVS管的箝位電壓（Vc）應(yīng)低于被保護(hù)電路所允許的承受電壓，否則二極管雪崩擊穿后的電壓將超過(guò)被保護(hù)電路所允許的電壓范圍，被保護(hù)電路將過(guò)壓損壞。

?5. 單極性還是雙極性？

常常會(huì)出現(xiàn)這樣的誤解，即雙向TVS管用來(lái)抑制反向浪涌脈沖，其實(shí)并非如此，雙向TVS管用于交流電或來(lái)自正負(fù)雙向脈沖的場(chǎng)合。如果電路只有正向電平信號(hào)，那么單向TVS管就足夠了。

TVS管的工作方式為：

正向浪涌時(shí)，TVS處于反向雪崩擊穿狀態(tài)。反向浪涌時(shí)，TVS管類似正向偏置二極管一樣導(dǎo)通并吸收浪涌能量。

在低電容電路的情況下，應(yīng)選用雙向TVS管以保護(hù)電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。

6.?TVS 管的寄生電容

在信號(hào)線路上增加 TVS 管或者 ESD 二極管時(shí)，還需要考慮二極管的寄生電容參數(shù)。

由于TVS管的工藝制造問(wèn)題，其本身就存在一個(gè)寄生電容，功率越大的TVS 二極管，寄生的電容容值越大，因此在信號(hào)線上增加TVS管時(shí)，要注意增加的寄生電容是否會(huì)影響通信質(zhì)量。不過(guò)這里同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些好處，在需要電容的環(huán)路里面因?yàn)榧纳娙莸拇嬖诙鴾p少額外的電容，對(duì)于抑制 EMI 的問(wèn)題時(shí)，可以根據(jù)成本考慮到底是選擇 TVS 管還是陶瓷電容。更多工程實(shí)踐問(wèn)題可以加入我的星球，獲取資料，問(wèn)題討論，免費(fèi)咨詢