TVS瞬态抑制二极管选型指南

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TVS瞬态抑制二极管选型指南

发表日期：2019-04-19 来源：www.dowosemi.cn

一、TVS二极管工作原理

TVS（Transient Voltage Suppressors）二极管，即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管，是采用半导体工艺制成的单个PN结或多个PN结集成的器件。TVS二极管有单向与双向之分，单向TVS二极管一般应用于直流供电电路，双向TVS二极管应用于电压交变的电路。当应用于直流电路时，单向TVS二极管反向并联于电路中，当电路正常工作时，TVS二极管处于截止状态（高阻态），不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到TVS二极管击穿电压时，TVS二极管迅速由高电阻状态突变为低电阻状态，泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压钳制在较低的水平，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后，TVS二极管阻值又恢复为高阻态。

东沃（DOWO）供应的TVS二极管产品从封装形式可分为10类：
• DO-218AB：SM5S系列、SM6S系列、SM8S系列、SM8SxxCA系列、SM8T系列；
& W8 L+ g" j/ Z) D* u• SMA/DO-214AC：SMAJ系列、P4SMA系列、TPSMAJ系列、SMA6J系列、TPSMA系列、SACA系列；
• SMB/DO-214AA：SMBJ系列、P6SMB系列、TPSMBJ系列、SMB10J系列、SACB系列、1.0SMB系列、TPSMB系列；
- o- h* g' f4 r! \  k3 v• SMC/DO-214AB：1.5SMC系列、SMCJ系列、TPSMCJ系列、SMDJ系列、TPSMDJ系列、5.0SMDJ系列、TP5.0SMDJ系列、TPSMC系列；
7 m* p0 y: T6 }• SOD-123：SMF系列、TPSMF系列、SMF4L系列、SMF3.3A系列、SMF3V3A；
• DO-41：P4KE系列；
% I' m9 B- B) c9 W( H  \• DO-15：SA系列、P6KE系列、SAC系列；
• DO-201：1.5KE系列、LCE系列；
) r9 c! X8 \7 G1 }• R-6/P600：3KP系列、5KP系列、LDP系列、15KP系列、30KP系列；
+ A' ~4 a; y% T- w+ O$ k• NA：KA系列；

二、TVS二极管特性特点

• 采用半导体工艺制成，具有很高的可靠性，无损坏极限；
# Q8 x" A* ?* [- H8 `8 s( e• 玻璃钝化工艺，精准的导通电压；
7 D; V1 X7 M: Y! Z% e4 a5 u6 f• 瞬态功率大，低电容、低漏电流，箝位电压易控制；
• 快速响应时间：通常小于1.0PS；
# h' z& b1 |! \8 }# H• 优良的钳位能力，击穿电压偏差小；
' g2 R* a( L' t& f) e5 o2 E9 H• 电压精度高，在特殊应用场合，通过工艺或参数筛选可达到更高的精度；
1 x' z$ q+ u) h3 O5 U5 h• 体积小，易安装；
7 c! r3 x( _4 O, k9 h7 E9 `( e• 单向和双向单元；
% S8 m* E1 s7 w/ M- A" p• 在 10/1000μs波形下瞬态功率可达200W-30000W，甚至更高；
5 m8 J. y* f: F# k$ j# M, T* Q" y7 z• 工作电压范围3.3V~600V，甚至更高；
2 G: U; f% l- O2 c. y6 e8 ^9 |! l• 封装形式多样化，贴片封装：SOD-123、SMA /DO-214AC、SMB/DO-214AA、SMC/DO-214AB、DO-218AB等，直插封装：DO-41、DO-15、DO-201、R/P-600等；
, i# Y, o  g8 @5 T, P• 无卤化，符合RoHS；

三、TVS二极管选型指南

1）要确定被保护电路中的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和“高端”容限；
2）TVS管的额定瞬态功率要大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率；
3）TVS管的截止电压要大于被保护电路的最高工作电压；
4）TVS管的最大钳位电压要小于后级被保护电路中的损坏电压；
: _! P9 Z7 `8 e: d7 m" M4 U5）确定好TVS管最大箝位电压后，其峰值脉冲电流要大于瞬态浪涌电流；
6）对于数据接口的电路保护，还需注意选取具有合适电容的TVS二极管。比如：当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的TVS管；

四、TVS二极管参数详解

• VRWM ：截止电压， TVS二极管的最高工作电压，可连续施加而不引起TVS二极管劣化或损坏状态下，达到的最大的直流电压或交流峰值电压。 在VRWM下，TVS二极管是不工作的，不导通。
1 V4 {; [0 {! {* T• VC：钳位电压，施加规定波形的峰值脉冲电流IPP时，TVS二极管两端测得的峰值电压。
• VBR：击穿电压，是TVS管的最小雪崩电压。指在V-I特性曲线上，在规定的脉冲直流电流IT或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS两端的电压。
• IR：漏电流，亦称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS二极管的最大电流，其值是在截止电压下测量的。
/ W$ g5 @+ I  X1 g4 y• IPP： 峰值脉冲电流，一般在10/1000μs电流波形下的峰值。
0 l/ K" Q" s" L6 a' E• IT：测试电流。
• C：电容值，对于同功率等级的TVS管而言，电压越低电容值就越大。在通信线路的防护中，尤其要注意TVS管的电容值。
• 封装形式：从TVS管的封装形式，可以看出其功率大小。TVS管的芯片面积直接决定其功率等级。
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五、TVS二极管选型注意事项

, @; I$ ^8 o& o/ q; F1）规格书手册给的只是特定脉宽下的吸收功率峰值，而实际电路中的脉冲宽度是变化不定，心里要有个数，对宽脉冲要降额应用；
  s+ Y& ^6 W$ `9 N2）对于小电流负载电路的保护，要有意识地增加限流电阻；
  c7 F3 l5 B. x3）要注意TVS二极管的稳态平均功率是否在安全范围之中；
: m5 v( r; _, y+ S( m& _4）要考虑温度变化，正常而言，瞬态抑制二极管在-55°C到150°C之间工作，电路中温度比较高的情况下要降额应用；
5）TVS瞬态抑制二极管的引线长短，要与被保护线路相对。
. L5 W5 f  U/ ]% _' s6）针对数据接口或通信线路中的防护，要尽可能选取电容值比较小的TVS二极管。
3 k& H) i3 m# C7）直流保护电路大多选单向TVS管，交流保护电路大多选双向TVS管、多路保护电路选TVS阵列器件，大功率保护电路选专用保护模块。
8）在使用TVS管过程中，考虑到TVS的离散性，尽量减少串/并数量。
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. V; d! h& o2 |1 ^六、TVS二极管典型应用

TVS二极管由于具有极快的响应速度，低钳位电压，精准电压等优点，因而应用于对保护器件要求比较高的场合领域，汽车电子、家电、工业控制、照明，通信、医疗等行业，如DC电源线，RS485接口，通信电源，I/O口等。

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TVS（Transient Voltage Suppressors）二极管，即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管，是采用半导体工艺制成的单个PN结或多个PN结集成的器件。TVS二极管有单向与双向之分，单向TVS二极管一般应用于直流供电电路，双向TVS二极管应用于电压交变的电路。当应用于直流电路时，单向TVS二极管反向并联于电路中，当电路正常工作时，TVS二极管处于截止状态（高阻态），不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到TVS二极管击穿电压时，TVS二极管迅速由高电阻状态突变为低电阻状态，泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压钳制在较低的水平，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后，TVS二极管阻值又恢复为高阻态。