TPSMB非對稱系列TVS二極管：汽車應(yīng)用的理想保護(hù)方案

在汽車電子領(lǐng)域，隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，對電子元件的性能和可靠性提出了更高的要求。TVS（瞬態(tài)電壓抑制）二極管作為一種重要的過電壓保護(hù)元件，在保護(hù)汽車電子系統(tǒng)免受瞬態(tài)電壓沖擊方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。今天，我們就來詳細(xì)了解一下Littelfuse的TPSMB非對稱系列TVS二極管。

文件下載：Littelfuse TPSMB非對稱TVS二極管.pdf

一、產(chǎn)品概述

TPSMB非對稱系列TVS二極管專為保護(hù)汽車SiC MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器免受過電壓事件而設(shè)計(jì)。這些器件具有非對稱的反向截止電壓，能夠在單個(gè)組件中以不同的鉗位方式保護(hù)正、負(fù)瞬態(tài)，非常適合用于電動(dòng)汽車車載充電器（OBC）和牽引逆變器的驅(qū)動(dòng)電路保護(hù)。

二、產(chǎn)品特性與優(yōu)勢

高可靠性與汽車級(jí)認(rèn)證

該系列產(chǎn)品符合汽車級(jí)AEC - Q101標(biāo)準(zhǔn)，在10/1000 μs波形下具有600 W的峰值脈沖功率能力，重復(fù)率（占空比）為0.01%，能夠滿足汽車應(yīng)用對高可靠性的要求。

出色的電氣性能

• 快速響應(yīng)時(shí)間：從0 V到最小擊穿電壓$V_{BR}$的響應(yīng)時(shí)間通常小于1.0 ns，能夠迅速對瞬態(tài)電壓做出響應(yīng)，保護(hù)電路免受損害。
• 優(yōu)秀的鉗位能力：能夠?qū)⑺矐B(tài)電壓有效地鉗位在安全范圍內(nèi)，降低對電路中其他元件的影響。
• 低增量浪涌電阻：有助于減少浪涌電流對器件的影響，提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。

其他特性

• 玻璃鈍化芯片結(jié)：提高了器件的穩(wěn)定性和可靠性。
• 表面貼裝組件：優(yōu)化了電路板空間，便于集成到各種電路設(shè)計(jì)中。
• UL認(rèn)證：符合UL標(biāo)準(zhǔn)，滿足阻燃等級(jí)V - 0要求，提高了產(chǎn)品的安全性。
• 符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)：無鉛、無鹵，環(huán)保且符合相關(guān)法規(guī)要求。
• 低外形封裝：適合對空間要求較高的應(yīng)用場景。
• 典型故障模式為短路：在過電壓或過電流情況下，以短路模式失效，便于電路保護(hù)和故障檢測。

三、產(chǎn)品參數(shù)

最大額定值和熱特性

電氣特性

以TPSMB1505CA、TPSMB1805CA、TPSMB2005CA為例，它們在不同方向上具有不同的反向截止電壓、擊穿電壓、鉗位電壓和峰值脈沖電流等參數(shù)，具體數(shù)據(jù)可參考數(shù)據(jù)表中的詳細(xì)表格。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

1. SiC MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器保護(hù)

在SiC MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路中，TPSMB非對稱系列TVS二極管能夠有效保護(hù)柵極免受瞬態(tài)過電壓的影響，確保MOSFET的正常工作。

2. 車載充電器（OBC）

OBC在充電過程中會(huì)面臨各種瞬態(tài)電壓沖擊，該系列TVS二極管可以為其提供可靠的過電壓保護(hù)，提高充電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

3. 牽引逆變器

牽引逆變器是電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，TPSMB非對稱系列TVS二極管能夠保護(hù)其驅(qū)動(dòng)電路，確保逆變器的正常運(yùn)行，提高電動(dòng)汽車的性能和可靠性。

五、技術(shù)應(yīng)用示例

以TPSMB1505CA為例，在OBC和牽引逆變器的SiC MOSFET或IGBT驅(qū)動(dòng)電路中，該非對稱TVS二極管可以確保在正向浪涌電流作用下，$V{gs}$被鉗位到$V{CL}=24.4 V$以下；在反向浪涌電流作用下，當(dāng)$I{PP}=30 A$時(shí)，$V{gs}$低于$V_{CL}=-10 V$。通過采用這種TVS二極管，可以更好地保護(hù)功率元件，并且其最大鉗位電壓范圍不允許超過SiC MOSFET的最大限制電壓（-10/+25 V），從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

六、焊接參數(shù)與物理規(guī)格

焊接參數(shù)

在進(jìn)行無鉛回流焊接時(shí)，需要嚴(yán)格控制焊接溫度和時(shí)間等參數(shù)，以確保焊接質(zhì)量。具體參數(shù)如下：

• 預(yù)熱階段：溫度范圍為150 - 200 °C，時(shí)間為60 - 120秒。
• 回流階段：峰值溫度為260 + 0/-5 °C，時(shí)間在60 - 150秒之間，在實(shí)際峰值溫度±5 °C范圍內(nèi)的時(shí)間最大為30秒。
• 升溫速率和降溫速率：平均升溫速率（從液相線溫度$T{L}$到峰值溫度）和$T{S(max)}$到$T_{L}$的升溫速率最大為3 °C/秒，降溫速率最大為6 °C/秒。從25 °C到峰值溫度的時(shí)間最大為8分鐘，且溫度不得超過260 °C。

物理規(guī)格

• 重量：0.003盎司（0.093克）
• 封裝：JEDEC DO214AA，模壓塑料外殼，玻璃鈍化結(jié)，色帶表示陰極（除雙向器件外）
• 引腳：啞光鍍錫引腳，可焊性符合JESD22 - B102標(biāo)準(zhǔn)
• 尺寸：詳細(xì)的尺寸信息可參考數(shù)據(jù)表中的表格，包括長度、寬度、高度等參數(shù)的最小值和最大值。

七、產(chǎn)品選型與包裝

產(chǎn)品選型

TPSMB系列提供了多種型號(hào)可供選擇，如TPSMBxxXCA，用戶可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求和電路參數(shù)選擇合適的型號(hào)。

包裝選項(xiàng)

該系列產(chǎn)品采用3000個(gè)/盤的帶盤包裝，規(guī)格為12 mm帶/13"盤，符合EIA - 481標(biāo)準(zhǔn)，方便自動(dòng)化生產(chǎn)和使用。

八、總結(jié)

Littelfuse的TPSMB非對稱系列TVS二極管憑借其高可靠性、出色的電氣性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為汽車電子系統(tǒng)的過電壓保護(hù)提供了理想的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和電路要求，合理選擇和使用該系列產(chǎn)品，以確保汽車電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，在使用過程中，要注意焊接參數(shù)的控制和產(chǎn)品的儲(chǔ)存條件，以充分發(fā)揮產(chǎn)品的性能優(yōu)勢。

你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過類似的TVS二極管？在選型和使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。