介紹TVS管原理特性和參數(shù)，并分析一下散熱選取

介紹TVS管的資料太多，中文的也有非常多，不過大多數(shù)的都是翻譯的，在文章最后有所有文件的目錄和下載。這里主要介紹原理特性和參數(shù)，然后畫一些時間分析一下散熱選取，最后把PCB總結(jié)一下。瞬態(tài)二極管【TVS|Transient Voltage Suppressor】是一種二極管形式（齊納二極管的進化）的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以極快的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸?a target="_blank">電源和信號線上的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預(yù)定值。
雙向TVS和單向TVS單向TVS和就特性而言和齊納管較類似，只能吸收正向的浪涌電壓脈沖，一般只用于直流電路（且沒有反接和負向脈沖）。

雙向TVS可在正反兩個方向吸收浪涌電壓脈沖，實現(xiàn)了對電壓的鉗制，雙向TVS用途較廣（直流，交流均可用）。

看下圖對比更清晰一些：

TVS管特點：

優(yōu)點：響應(yīng)時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點。缺點：擊穿電壓較低，價格較貴。與MOV的對比結(jié)果：

TVS管參數(shù)：

1） 擊穿電壓【V(BR)】TVS在發(fā)生擊穿的區(qū)域內(nèi)，在規(guī)定的試驗電流I(BR)下，測得器件兩端的電壓稱為擊穿電壓。2） 最大反向脈沖峰值電流【I.PP】在擊穿時【規(guī)定的脈沖條件下】器件允許通過的最大脈沖峰值電流。

我們要注意這個參數(shù)，因為瞬態(tài)脈沖功率的最大值=IPP×最大箝位電壓VC(MAX)。要保證TVS能夠正常工作，需要確認額定瞬態(tài)脈沖功率PPR大于最大瞬態(tài)浪涌功率。

實際上峰值電流的試驗波形采用標準波（指數(shù)波形），由TR/TP決定。峰值電流上升時間TR:電流從0.1IPP開始達到0.9IPP的時間。半峰值電流時間TP：電流從零開始通過最大峰值后，下降到0.5IPP值的時間。

3） 最大反向工作電壓【VRWM】

TVS保護電路過程中，在規(guī)定的反向電流下，TVS兩端的電壓值稱為最大反向工作電壓VRWM。一般VRWM=（0.8~0.9）V(BR)。在這個電壓下，器件的功率消耗很小。我們一般設(shè)計的時候要選擇VRWM大于16V的器件。4）最大箝位電壓【VC(max)】 在脈沖峰值電流Ipp 作用下器件兩端的最大電壓值稱為最大箝位電壓。使用時，應(yīng)使VC(max )不高于被保護器件的最大允許安全電壓。最大箝位電壓與擊穿電壓之比稱為箝位系數(shù)。5、 反向脈沖峰值功率PPR TVS的PPR取決于脈沖峰值電流IPP和最大箝位電壓VC(max)，除此以外，還和脈沖波形、脈沖時間及環(huán)境溫度有關(guān)。當脈沖時間Tp一定時，PPR=K1×K2×VC(max)×Ipp，式中K1為功率系數(shù)，K2為功率的溫度系數(shù)。 典型的脈沖持續(xù)時間Tp為1MS，當施加到瞬態(tài)電壓抑制二極管上的脈沖時間tp 比標準脈沖時間短時，其脈沖峰值功率將隨tp 的縮短而增加。

TVS的反向脈沖峰值功率PPR與經(jīng)受浪涌的脈沖波形有關(guān)，用功率系數(shù)K1表示：E=∫i(t)?V(t)dt，式中：i(t)為脈沖電流波形，V(t) 為箝位電壓波形。

這 個額定能量值在極短的時間內(nèi)對TVS是不可重復(fù)施加的。但是，在實際的應(yīng)用中，浪涌通常是重復(fù)地出現(xiàn)，在這種情況下，即使單個的脈沖能量比TVS器件可承 受的脈沖能量要小得多，但若重復(fù)施加，這些單個的脈沖能量積累起來，在某些情況下，也會超過TVS器件可承受的脈沖能量。因此，電路設(shè)計必須在這點上認真 考慮和選用TVS器件，使其在規(guī)定的間隔時間內(nèi)，重復(fù)施加脈沖能量的累積不至超過TVS器件的脈沖能量額定值。

6、 電容CPP TVS的電容由硅片的面積和偏置電壓來決定，電容在零偏情況下，隨偏置電壓的增加，該電容值呈下降趨勢。電容的大小會影響TVS器件的響應(yīng)時間。

7、 漏電流IR

當最大反向工作電壓施加到TVS上時，TVS管有一個漏電流Ir，在汽車電子中，這個參數(shù)影響到靜態(tài)電流。