在電子電路的世界里，電壓的穩(wěn)定如同基石般重要。然而，現(xiàn)實(shí)中瞬態(tài)過電壓卻如影隨形，隨時(shí)可能對(duì)電路造成損害。這時(shí)，TVS（Transient Voltage Suppressor）—— 瞬態(tài)電壓抑制器，就如同電路的 “保護(hù)神”，挺身而出。今天，就讓我們深入了解 TVS 的參數(shù)奧秘。

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TVS 管是什么？

TVS 管，又稱瞬態(tài)電壓抑制二極管，是一種新型高效電路保護(hù)器件。它擁有極快的響應(yīng)時(shí)間，能在亞納秒級(jí)的瞬間做出反應(yīng)，同時(shí)具備相當(dāng)高的浪涌吸收能力。其工作原理基于其特殊的結(jié)構(gòu)和電學(xué)特性，當(dāng) TVS 的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩梗瑥亩找粋€(gè)瞬間大電流，并將其兩端電壓鉗制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，保護(hù)后面的電路元件免受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。形象地說，它就像是電路中的 “安全閥”，當(dāng)電壓異常升高時(shí)，迅速開啟釋放能量，確保電路安全。

02

TVS 管的重要選型參數(shù)

1. 反向工作電壓（VRWM）

反向工作電壓是 TVS 能連續(xù)施加而不引起劣化或損壞的最高工作峰值電壓或直流峰值電壓。這是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，在選型時(shí)，TVS 管的最高工作電壓要大于被保護(hù)電路的最高工作電壓，這樣才能保證在電路正常工作時(shí)，TVS 管處于截止?fàn)顟B(tài)，不影響電路正常運(yùn)行。但也不能過高，否則會(huì)導(dǎo)致鉗位電壓較高，增加后級(jí)電路的負(fù)擔(dān)。一般而言，可選擇為被保護(hù)電路最高工作電壓的 1.1 - 1.2 倍。例如，若被保護(hù)電路的最高工作電壓為 10V，那么 TVS 管的反向工作電壓應(yīng)在 11V - 12V 之間選取。

2. 漏電流（IR）

漏電流也稱待機(jī)電流，是在規(guī)定溫度和最高工作電壓條件下流過 TVS 的最大電流。對(duì)于同功率和同電壓的 TVS，在 VRWM≤10V 時(shí)，雙向 TVS 漏電流是單向 TVS 漏電流的兩倍。漏電流主要帶來功率的損耗，在模擬信號(hào)中還可能影響 AD 信號(hào)的采樣值，因此，TVS 的漏電流越小越好。比如在一些對(duì)功耗要求極高的便攜式設(shè)備中，就需要選擇漏電流極小的 TVS 管，以減少不必要的電量消耗。

3. 擊穿電壓（VBR）

擊穿電壓是當(dāng) ESD 防護(hù)開始工作的電壓，一般是 TVS 通過 1mA 時(shí)的電壓，且施加電流的時(shí)間不超過 400ms，以免損壞器件。VBR 有一個(gè)偏差范圍，即 VBRmin 和 VBRmax，一般 TVS 的偏差為 ±5%，測(cè)量時(shí) VBR 落在這個(gè)范圍內(nèi)視為合格品。在選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓情況來選擇合適的擊穿電壓。若擊穿電壓選得過低，TVS 管可能在正常的電壓波動(dòng)下就導(dǎo)通，影響電路正常工作；若選得過高，則可能無法及時(shí)有效地抑制瞬態(tài)過電壓。假設(shè)電路中可能出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓為 20V，那么選擇的 TVS 管擊穿電壓應(yīng)略高于 20V，同時(shí)要考慮其偏差范圍，確保在實(shí)際工作中能準(zhǔn)確響應(yīng)。

4. 峰值脈沖電流（IPP）

峰值脈沖電流是給定脈沖電流波形的峰值，TVS 一般選用 10/1000μs 或者 8/20μs 的電流波形。IPP 是衡量 TVS 在電路保護(hù)中抵抗浪涌脈沖電流能力的重要參數(shù)。TVS 管的峰值脈沖電流要大于電路中可能出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌電流，這樣才能保證在瞬態(tài)過電壓發(fā)生時(shí)，TVS 管能夠有效地吸收浪涌電流，保護(hù)后級(jí)電路。同型號(hào)的 TVS 管，峰值脈沖電流越大，其耐脈沖電流沖擊的能力越強(qiáng)。例如，在一個(gè)可能會(huì)遭受大電流浪涌沖擊的電源電路中，就需要選擇峰值脈沖電流較大的 TVS 管，以確保在極端情況下也能保護(hù)電路。

5. 鉗位電壓（VC）

鉗位電壓是施加在規(guī)定波形的峰值脈沖電流 IPP 時(shí)，TVS 兩端的峰值電壓。IPP 和 VC 相互關(guān)聯(lián)，共同衡量 TVS 在電路保護(hù)中抵抗浪涌脈沖電流以及限制電壓的能力。對(duì)于相同型號(hào)的 TVS，在相同 IPP 下的 VC 越小，說明 TVS 的鉗位特性越好。在選型時(shí)，鉗位電壓要小于后級(jí)被保護(hù)電路中最大可承受的瞬態(tài)安全電壓。在相同峰值脈沖電流下，鉗位電壓越小，對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)效果就越佳。比如在一個(gè)對(duì)電壓敏感的芯片前級(jí)電路中，就需要選擇鉗位電壓低的 TVS 管，以確保芯片不會(huì)受到過高電壓的沖擊。

6. 結(jié)電容

結(jié)電容是 TVS 中的寄生電容，在高速 io 端口保護(hù)等對(duì)信號(hào)傳輸速度要求較高的場(chǎng)合需要重點(diǎn)關(guān)注，過大的結(jié)電容可能會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量。在高速 io 端口防護(hù)、模擬信號(hào)采樣、數(shù)據(jù)接口、通信線路防護(hù)等場(chǎng)景中，需要選擇結(jié)電容較小的 TVS 管，以減少對(duì)信號(hào)的影響。例如在高速 USB 接口電路中，若 TVS 管的結(jié)電容過大，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤、信號(hào)失真等問題，因此要精心挑選結(jié)電容符合要求的 TVS 管。

JY

晶揚(yáng)電子|電路與系統(tǒng)保護(hù)專家

深圳市晶揚(yáng)電子有限公司成立于2006年，是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、國(guó)家專精特新“小巨人”科技企業(yè)，是多年專業(yè)從事IC設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售及系統(tǒng)集成的IC DESIGN HOUSE，擁有百余項(xiàng)有效專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)。建成國(guó)內(nèi)唯一的廣東省ESD保護(hù)芯片工程技術(shù)研究中心，是業(yè)內(nèi)著名的“電路與系統(tǒng)保護(hù)專家”。

主營(yíng)產(chǎn)品:ESD、TVS、MOS管、DC-DC,LDO系列、霍爾傳感器，高精度運(yùn)放芯片，汽車音頻功放芯片等。

審核編輯 黃宇