電氣過應(yīng)力簡介—第2部分

作者：Art Kay?德州儀器

在上一篇電氣過應(yīng)力博客中，我們介紹了絕對(duì)最大技術(shù)參數(shù)表，說明了串聯(lián)電阻器怎么能用來防止輸入出現(xiàn)電氣過應(yīng)力問題。過度電源電壓是另一個(gè)常見過應(yīng)力問題。有一種可能是大型瞬態(tài)電壓耦合在電源中。這可能會(huì)由電機(jī)啟動(dòng)等負(fù)載的電感反沖引起。電源上的大量瞬態(tài)電壓是很多實(shí)際系統(tǒng)的常見問題。應(yīng)該經(jīng)常針對(duì)它進(jìn)行設(shè)計(jì)，防止應(yīng)用出現(xiàn)這樣的問題。

防范電源瞬態(tài)的最常用方法是在每個(gè)電源上提供瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS)。TVS 可將電源電壓限制在安全等級(jí)下，使其不超過最大電源電壓。我們?cè)谏掀┛椭薪榻B過 TVS。在本文中，我們將繼續(xù)討論該主題，介紹 TVS 規(guī)范。

圖 1 是 TVS 器件的典型 V-I 特性。正如之前提到的那樣，該器件的性能很像齊納二極管，只是它經(jīng)過了優(yōu)化，可對(duì)大型瞬態(tài)電流進(jìn)行快速反應(yīng)。此外，TVS 的技術(shù)參數(shù)還強(qiáng)調(diào)了對(duì)于防止瞬態(tài)過壓非常重要的主要特性。表 1 是 TVS 規(guī)范實(shí)例。注意，所有技術(shù)參數(shù)都一一對(duì)應(yīng)于 V-I 曲線上的主要點(diǎn)。我們介紹該規(guī)范時(shí)，參考 V-I 曲線有助于清楚地理解該規(guī)范的含義。

圖 1：TVS 的 V-I 特性

表 1：瞬態(tài)電壓抑制器的技術(shù)參數(shù)實(shí)例

反向?qū)χ烹妷?(V_R) 是 TVS 器件的常態(tài)工作電壓。器件在該電壓等級(jí)下有效“關(guān)斷”，并具有特定數(shù)量的漏電流。漏電流 (I_R) 一般在微安級(jí)以下。該電流可添加至總電源電流，這對(duì)于低功耗應(yīng)用來說是個(gè)問題。將電源增加至反向?qū)χ烹妷阂陨?，?huì)導(dǎo)致漏電流增大，而且在達(dá)到擊穿電壓 (V_BR) 時(shí)，TVS 最終會(huì)被擊穿。圖 1 顯示了 V_{R ?}在 TVS V-I 曲線上的位置。表 1 顯示了在 TVS 規(guī)范實(shí)例中 V_R = 18V，I_R = 5μA。

擊穿電壓 (V_BR) 是 TVS 保護(hù)開始擊穿或“接通”以及開始吸收大量電流的點(diǎn)。在其擊穿后，整個(gè) TVS 的電壓將“鉗”在一個(gè)相對(duì)恒定的電壓上。從表 1 中可以看到，對(duì)于我們的 TVS 規(guī)范實(shí)例，V_BR 的范圍是 20V 至 22.1V，擊穿電流 (I_BR) 為 1mA。

參考圖 1 可以注意到，盡管擊穿后電壓相對(duì)恒定，但隨著電流的增加，仍將有一些電壓的增量。鉗位電壓 (V_C) 的定義有助于理解在擊穿后整個(gè) TVS 的電壓如何增加。鉗位電壓就是 TVS 導(dǎo)通并吸收大量電流時(shí)整個(gè) TVS 的壓降。對(duì)于有些器件，在不同的電流等級(jí)下提供不同的鉗位電壓。在本實(shí)例中，在電流 I_PP = 13.7A 時(shí)，TVS 最大鉗位電壓為 V_C = 29.2V。在下一篇博客中，我們將了解如何估算不同電流等級(jí)下的鉗位電壓。

在本博客中，我們討論了 TVS 器件的主要技術(shù)參數(shù)。在下篇博客中，我們將介紹如何選擇可保護(hù)用戶應(yīng)用的 TVS 器件。

如果您對(duì)此很感興趣，請(qǐng)務(wù)必關(guān)注我《電氣過應(yīng)力簡介》系列文章中的其它內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

1. Walters, Kent，《如何選擇瞬態(tài)電壓抑制器》，摘自《MicroNote 125》，1999 年 7 月：www.microsemi.com；

2. STMicroelectronics，《ESDA-1K 產(chǎn)品說明書》，Doc ID 17883 版本 1，2010 年 9 月，V-I 曲線，第 2 頁：http://www.st.com/web/en/press/c2747。

原文請(qǐng)參見: http://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2014/06/05/part-2-electrical-overstress-in-a-nut-shell.aspx