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TVS(瞬态电压抑制)和一般的稳压二极管有什么区别

2017-5-4 14:27| 发布者: 佚名| 查看: 378| 评论: 0

摘要: 电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因,常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷击干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到 ...

电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因,常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷击干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护器件TVS的出现使瞬态干扰得到了有效抑制TVS(TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR) 或称瞬变电压抑制二极管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品,其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以极高的速度(最高达1*10-12秒)使其阻抗骤然降低,同时吸收一个大电流,将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

如果是使用的话,TVS有二极管类,和压敏电阻类。我个人认为压敏电阻类更有优势,目前广泛用于手机,LCD模组,及一些比较精密的手持设备。特别是出口欧洲的产品一般都要加,来作为静电防护的主要手段之一。

TVS和齐纳稳压管都能用作稳压,但是TVS管齐纳击穿电流更小,大于10V的稳压只有1mA,相对来说齐纳二极管击穿电流要大不少,但是齐纳二极管稳压精度可以做的比较高。

在电路中一般工作于反向截止状态,此时它不影响电路的任何功能。TVS在规定的反向应用条件下,当电路中由于雷电、各种电器干扰出现大幅度的瞬态干扰电压或脉冲电流时,它在极短的时间内(最高可达到1×10-12秒)迅速转入反向导通状态,并将电路的电压箝位在所要求的安全数值上,从而有效的保护电子线路中精密元器件免受损坏。干扰脉冲过去后,TVS又转入反向截止状态。由于在反向导通时,其箝位电压低于电路中其它器件的最高耐压,因此起到了对其它元器件的保护作用。TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦,其箝位时间仅为1ps[1]。TVS根据极性可分为单向和双向TVS。单向TVS一般适用于直流电路,双向TVS一般适用于交流电路中。由于TVS起保护作用时动作迅速、寿命长、使用方便,因此在瞬变电压防护领域有着非常广泛的应用。
各参数说明如下:
1、击穿电压V(BR)
2、最大反向脉冲峰值电流Ippm
3、最大反向工作电压VRWM
4、最大箝位电压VC(max)
5、反向脉冲峰值功率Pppm
6、 电容CPP
7、 漏电流IR

TVS的选用方法

1.确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电,应计算出最大值,即用有效值*1.414。

2.TVS的反向变位电压即工作电压(VRWM)--选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定的操作电压。这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计,如果步骤1所规定的电 压高于TVS的VRWM ,TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态,从而影响电路的工作。

3.最大峰值脉冲功率:确定电路的干扰脉冲情况,根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间,确 定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率。

4.所选TVS的最大箝位电压(VC)应低于被保护电路所允许的最大承受电压。

5.单极性还是双极性-常常会出现这样的误解即双向TVS用来抑制反向浪涌脉冲,其实并非 如此。双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。TVS有时也用于减少电容。如果电路 只有正向电平信号,那麽单向TVS就足够了。TVS操作方式如下:正向浪涌时,TVS处于反向雪崩击穿状态;反向浪涌时,TVS类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量。在低电容电路 里情况就不是这样了。应选用双向TVS以保护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。

6.如果知道比较准确的浪涌电流IPP,那么可以利用VC来确定其功率,如果无法确定功率的 大概范围,一般来说,选择功率大一些比较好。

TVS和MOV的比较

在电子应用领域中必不可少地要对静电放电(IEC61000-4-2)、瞬态电压、喀啦声(IEC61000-4-4)EFT,和浪涌电压抗扰度(IEC61000-4-5)进行防护,从而保护电子电路的安全和可靠性,在保护领域中,有两种保护元件,一个是具有雪崩特性的TVS半导体二极管,一个是多层压敏电阻,为了合理使用,需对TVS和MOV进行比较,以求正确选用,达到产品设计的优化选择。

PROTEK公司的TVS半导体二极管,设计有高灵敏度的N/P结,它的特性是产生雪崩效应,效应与半导体的结面积成正比,通过控制结面积的掺杂浓度和基片的电阻率使它可以吸收大量的瞬态电流,产生雪崩特性,从而可控制浪涌电流的能力,是一种特殊制造工艺的高科技产品。

多层压敏电阻是将氧化锌材料压入到长方形中,形成多晶粒结构,分成多层以形成更加均匀一致的控制区,通过导通阻扰的变化实现对浪涌电流的吸收能力,是一种特殊元件。

雪崩击穿二极管TVS和多层氧化锌压敏电阻都靠改变自身的阻扰特性来进行静电放电,瞬态电压和浪涌电压的控制,而主要差异是导通后的阻扰,TVS有高灵敏度的N/P结进行控制,其导通阻扰很低,而MOV的导通阻扰要比TVS高出许多,从而导致箝位电压、箝位比率的差异。


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