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    瞬态抑制二极管工作原理及选型应用

    帖子创建时间:  2013年11月06日 13:50 评论:2 浏览: 1640 投稿

    1、产品简述

    瞬态电压抑制器(TransientVoltageSuppressor)简称TVS管,TVS管的电气特性是由P-N结面积、掺杂浓度及晶片阻质决定的。其耐突波电流的能力与其P-N结面积成正比。TVS广泛应用于半导体及敏感器件的保护,通常用于二级电源和信号电路的保护,以及防静电等。其特点为反应速度快(ps),体积小,脉冲功率较大,箝位电压低等。其10/1000μs波脉冲功率从400W30KW,脉冲峰值电流从0.52A544A;击穿电压有从6.8V550V的系列值,便于各种不同电压的电路使用。

     

    2、工作原理

    器件并联于电路中,当电路正常工作时,它处于截止状态(高阻态),不影响线路正常工作,当电路出现异常过压并达到其击穿电压时,它迅速由高阻态变为低阻态,给瞬间电流提供低阻抗导通路径,同时把异常高压箝制在一个安全水平之内,从而保护被保护IC或线路;当异常过压消失,其恢复至高阻态,电路正常工作。




     

    3、特性曲线




    4、主要特性参数

    ①反向断态电压(截止电压)VRWM与反向漏电流IR:反向断态电压(截止电压)VRWM表示TVS管不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。

    ②击穿电压VBRTVS管通过规定的测试电流IT时的电压,这是表示TVS管导通的标志电压(P4SMAP6SMB1.5SMCP4KEP6KE1.5KE系列型号中的数字就是击穿电压的标称值,其它系列的数字是反向断态电压值)。TVS管的击穿电压有±5%的误差范围(不带“A的为±10%)。

    ③脉冲峰值电流IPPTVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流(8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右),超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中,击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。

    ④最大箝位电压VC:TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。

    ⑤脉冲峰值功率Pm:脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积,即Pm=IPP*VC

     

    5、命名规则




    6、封装及分类

    贴片型:

    ①DO-214AC/SMASMAJ(400W)P4SMA(400W)

    ②DO-214AA/SMBSMBJ(600W)P6SMB(600W

    ③DO-214AB/SMCSMCJ(1.5KW)SMDJ(3KW)1.5SMC(1.5KW)5.0SMDJ(5KW)

    引线型:

    ①DO-201AL/DO-41P4KE(400W)

    ②DO-204AC/DO-15P6KE(600W)SA(500W)SAC(500W50pF,±10%)

    DO-201AE1.5KE(1.5KW)LCE(1.5KW100pF)

    ④P6003KP(3KW)5KP(5KW)15KPA(KW)20KPA(20KW)30KPA(30KW)

    它的封装形式有贴片型与轴向引线型两大类。

    备注:

    红色字体的系列表示其命名中后面的数值表示击穿电压,其他系列表示的是截止电压。

    蓝色字体是TVS管的两个低电容系列,括号内表示其瞬态功率及电容值,其中SAC系列中的±10%表示其截止电压的精度,其他系列的都为±5%

     

    7、产品特点

    优点:

    ①响应速度特别快(为ps级)

    ②击穿电压有从6.8V550V的系列

    ③钳制电压比较准确

    缺点:

    ①结电容比较大(十几pF~几百nF

    通流量小(0.52~544A

     

    8、选型与应用

    ①TVS管使用时,一般并联在被保护电路上。为了限制流过TVS管的电流不超过管子允许通过的峰值电流IPP,应在线路上串联限流元件,如电阻、自恢复保险丝、电感等。

    ②击穿电压VBR的选择:TVS管的击穿电压应根据线路最高工作电压UM按公式:VBRmin≥1.2 UM 或VRWM ≥1.1 UM 选择。交流:UM=1.414Uac,如,对于220V的交流电,其UM=1.414*220=311(V);直流:UM=Udc

    使用指导:

    ①脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC的选择:当TVS管单独使用时,要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择IPP合适的型号。当TVS管作为第二级保护时,一般用500W~600W的就可以了。要注意的是,此时的最大箝位电压VC应不大于被保护设备所能耐受的最大浪涌电压(安全电压)。

    ②用于信号传输电路保护时,一定要注意所传输信号的频率或传输速率。信号频率(传输速率)≥10MHzMb/s)时,Cj应≤60pF;信号频率(传输速率)≥100MHzMb/s)时,Cj应≤20pF。当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的管子。当低电容系列仍满足不了要求时,就应把TVS管接到快速恢复二极管组成的桥路中,以降低总的等效电容,提高传输信号频率。如下图所示的电路,最高传输频率可达20MHz以上。




    •TVS1对整个电路(包括变压器)进行保护。

    •TVS2对其后的电路(除变压器外的整个电路)提供高度的保护。由于变压器的物理性质有如一个大的串联电阻,当受到浪涌冲击时,断路的机会很少。

    •TVS3对负载提供全面的保护。在此采用的是成本较低的单极TVS二极管。若电路中只采用TVS3,电桥因没有TVS的保护,电桥应采用较高电压及电流比值的器件,以防止损坏。

    深圳市硕凯电子股份有限公司
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