EMC電磁兼容——常用器件(TVS)
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TVS全稱Transient Voltage Suppre,亦稱TVS管、瞬態(tài)抑制二極管等,有單向和雙向之分。單向 TVS 一般應(yīng)用于直流供電電路,雙向 TVS 應(yīng)用于電壓交變的電路。在直流電路的應(yīng)用中,TVS被并聯(lián)接入電路中。在電路處于正常運行狀態(tài)時,TVS會保持截止狀態(tài),從而不對電路的正常工作產(chǎn)生任何影響。然而,一旦電路中出現(xiàn)異常的過電壓,并且這個電壓達到TVS的擊穿閾值時,TVS的狀態(tài)就會從高阻態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥钁B(tài)。此時,它能夠有效地將由于異常過電壓而產(chǎn)生的瞬時過電流導(dǎo)入地面,同時,還能將異常過電壓限制在一個較低的水平,從而確保后級電路不會因異常過電壓而受到損害。當異常過電壓消失后,TVS會再次恢復(fù)到其原始的高阻態(tài)。
TVS管防護電路主要劃分為兩大類別:一是電源接口防護,二是信號接口防護。
電源接口防護主要參數(shù):工作電壓、功率以及防護策略
信號接口防護主要參數(shù):信號速率、結(jié)電容值、功率、信號電平以及防護策略
在選擇TVS時
(1)確定其最高工作電壓Vrmw。
在電路正常運作時,TVS應(yīng)處于非工作狀態(tài),即截止狀態(tài),因此其截止電壓需高于被保護電路的最高工作電壓,以確保TVS在電路正常運行時不會干擾電路。
1)AC供電,TVS的反向關(guān)斷電壓Vrwm應(yīng)大于等于電路最大工作電壓V的1.414倍;
2)DC供電,Vrwm則應(yīng)大于等于V。
(2)需選擇TVS的鉗位電壓VC。
此電壓應(yīng)低于后級被保護電路所能承受的最大瞬態(tài)安全電壓。鉗位電壓VC與TVS的雪崩擊穿電壓及峰值脈沖功率吸收能力(IPP)均成正比。
1)最大鉗位電壓Vmax通常應(yīng)設(shè)定在Vrwm的1.5至2.0倍之間。
(3)選擇TVS的功率時
需確保其額定瞬態(tài)功率大于電路中可能出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率。理論上,TVS的功率越大,其承受沖擊能量和次數(shù)的能力就越強。
1)TVS所需滿足的最小峰值功率P應(yīng)大于等于Vmax與IPP的乘積,即P≥VmaxIPP,其中Vmax為(1.5~2.0)Vrwm。
(4)需評估TVS結(jié)電容對電路的影響。
若TVS用于高速IO端口防護、模擬信號采樣或低功耗設(shè)備中,則需考慮結(jié)電容和漏電流的影響。在這些應(yīng)用中,結(jié)電容和漏電流的參數(shù)越小越好。
1)信號速率低于10kHz時,一般選擇結(jié)電容小于1000pF的TVS;
2)信號速率在10kHz至100kHz之間時,選擇結(jié)電容小于300pF的TVS;
3)信號速率在100kHz至1MHz之間時,選擇結(jié)電容小于100pF的TVS;
4)而信號速率高于1MHz時,則應(yīng)選擇結(jié)電容小于50pF的TVS。
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