TVS意想不到的妙用

一引言

在汽車(chē)類(lèi)電子的傳導(dǎo)抗擾測(cè)試中，有一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目是P5脈沖抗擾度測(cè)試，這個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試目的是衡量汽車(chē)電子、電氣設(shè)備在拋負(fù)載的情況下的使用性能正常性。具體的P5脈沖發(fā)生在正在放電的電池被松開(kāi)的瞬間，而這時(shí)交流發(fā)電機(jī)正在對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，與此同時(shí)，其他的負(fù)載仍然接在交流發(fā)電機(jī)上。

而應(yīng)對(duì)P5的脈沖干擾，一般是解決方案是用大功率的TVS管，如下圖所示：

TVS管對(duì)設(shè)備的保護(hù)原理就不多說(shuō)了，雖然我們有各種不同功率的TVS管來(lái)應(yīng)對(duì)不同的脈沖干擾等級(jí)，但是實(shí)際情況中可能遇到的情況很復(fù)雜，整改的時(shí)候不一定能夠及時(shí)的找到相對(duì)應(yīng)型號(hào)的器件(手中的器件防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)達(dá)不到機(jī)器的需要)，這個(gè)時(shí)候可以用其他的組合方式來(lái)替代方案。

二非常規(guī)手段替代方案

方案1：把兩個(gè)參數(shù)相同的TVS同方向并聯(lián)起來(lái)使用:

這種方法很好理解，多加上一個(gè)TVS，相當(dāng)于多給了瞬時(shí)大電流一個(gè)流走的通道，讓電流可以從兩個(gè)通道流走。本質(zhì)上對(duì)后端電路造成傷害的就是瞬時(shí)大電流，如果一個(gè)TVS管不能及時(shí)的把這些大電流導(dǎo)走，那么就多增加一個(gè)。在測(cè)試時(shí)，瞬時(shí)電流就是由測(cè)試電壓除以輸出電阻產(chǎn)生的。那么并聯(lián)兩個(gè)TVS后就可以把瞬時(shí)大電流加快導(dǎo)走，在一定的程度上通過(guò)的7637測(cè)試等級(jí)就會(huì)更高一些。

但是這種方案有一定的局限性，首先需要兩個(gè)TVS的型號(hào)規(guī)格等參數(shù)是相同的，來(lái)保證在瞬時(shí)電流到來(lái)的時(shí)能夠同時(shí)動(dòng)作。如果動(dòng)作時(shí)間不相同，那么可能會(huì)造成其中一顆TVS管率先被打壞，而另一顆

還沒(méi)有開(kāi)始動(dòng)作(先動(dòng)作的那一顆TVS承受不住瞬時(shí)大電流)。

注意兩個(gè)TVS并聯(lián)的時(shí)候是同方向的。接反的話會(huì)直接造成短路。

方案2：把兩個(gè)TVS串聯(lián)起來(lái)接在電路中間：

根據(jù) Ipp=P/Vc 可以知道，在器件功率不變的情況下，減小其鉗位電壓，則其通過(guò)的最大峰值電流就會(huì)增大。而把兩顆TVS串聯(lián)，在保證總的鉗位電壓不變的前提下，其總的通流能力更大。

如果我們把兩個(gè)TVS串聯(lián)起來(lái)，舉個(gè)例子，假設(shè)原本一顆6.8KP22A(通流能力為191A左右)的TVS能通過(guò)的7637測(cè)試等級(jí)為87V、4Ω、350ms。現(xiàn)在把兩顆一樣的TVS(6.8KP12A)同方向串聯(lián)在一起，在保證組合之后的鉗位電壓還是35.5V的情況下，單顆TVS的鉗位電壓已經(jīng)降低(18V左右)，那么單顆的通流能力也就增大了(377A的通流)，通流能力的增大就意味著通過(guò)的測(cè)試等級(jí)可以增高(實(shí)際測(cè)試可以通過(guò)的等級(jí)為87V、0.5Ω、350ms)。

PS：注意兩個(gè)單向TVS的串聯(lián)方向，是同方向串聯(lián)，方向弄反的話則會(huì)使這兩個(gè)單向的TVS組成一個(gè)雙向的TVS。這跟只接一個(gè)單向的TVS沒(méi)什么區(qū)別了。

方案三：TVS前端加電感：

電感對(duì)于電路來(lái)說(shuō)有著抑制電流變化的作用。

在7637等級(jí)測(cè)試不通過(guò)的時(shí)候，可以考慮在TVS的前端加上一個(gè)電感，電感具有儲(chǔ)能的作用，在電路中會(huì)儲(chǔ)存電量，由于電感有著通直阻交的特性，會(huì)阻礙電流的變化，因此測(cè)試電壓過(guò)來(lái)的時(shí)候，電感可以把電流通過(guò)TVS管的時(shí)間變長(zhǎng)，這樣TVS管就能在原來(lái)的通過(guò)的等級(jí)基礎(chǔ)上，更進(jìn)一層。但是要注意考慮電感的通流量及飽和度。

三總結(jié)

當(dāng)手中沒(méi)有足夠防護(hù)能力的TVS器件時(shí)，有時(shí)候可以考慮使用一些非常規(guī)手段來(lái)替代之前的方案，總結(jié)下來(lái)大概就是分為兩種：分壓和擴(kuò)流，在TVS的前端一些常規(guī)器件使到達(dá)TVS時(shí)的電壓降低(電阻、電感)，或者是通過(guò)擴(kuò)大電流導(dǎo)出的通道和增加電流導(dǎo)出的路徑(串聯(lián)、并聯(lián))。

因?yàn)門(mén)VS的防護(hù)能力其實(shí)可以理解為通過(guò)TVS把電壓鉗位到一個(gè)后端被保護(hù)電路能夠承受得住的值，或者說(shuō)通過(guò)TVS及時(shí)的把瞬時(shí)大電流導(dǎo)走，從而保護(hù)后端電路，只要基于這兩點(diǎn)去考慮就能夠想到一些應(yīng)對(duì)方法。

審核編輯：湯梓紅