1、什么是TVS瞬態(tài)抑制二極管，瞬態(tài)抑制二極管(Transient Vbltage Suppressor)簡稱TVS 管，TVS管的電氣特性是由P-N結(jié)面積、摻雜濃度及晶片阻質(zhì)決定的。其耐突波電流的能 力與其P-N結(jié)面積成正比。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10 的負(fù)12次方秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗崭哌_(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率， 使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈 沖的損壞。TVS管工作原理：器件并聯(lián)于電路中，當(dāng)電路正常工作時(shí)，它處于截止?fàn)顟B(tài)(高阻態(tài))，不影響線路正常 工作，當(dāng)電路出現(xiàn)異常過壓并達(dá)到其擊穿電壓時(shí)，它

2、迅速由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，給瞬間電流 提供低阻抗導(dǎo)通路徑，同時(shí)把異常高壓箝制在一個(gè)安全水平之內(nèi)，從而保護(hù)被保護(hù)IC或線 路；當(dāng)異常過壓消失，其恢復(fù)至高阻態(tài)，電路正常工作。TVS允許的正向浪涌電流在TA=250C，T=10ms條件下，可達(dá)50200A。雙向TVS 可在正反兩個(gè)方向吸收瞬時(shí)大脈沖功率，并把電壓鉗制到預(yù)定水平，雙向TVS適用于交流 電路，單向TVS 一般用于直流電路。可用于防雷擊、防過電壓、抗干擾、吸收浪涌功率等， 是一種理想的保護(hù)器件。耐受能力用瓦特(W)表示。TVS二極管可以很方便地與其它器件集成在一個(gè)芯片上，現(xiàn)有很多將EMI過濾和RFI 防護(hù)等功能與TVS管集成在一起的器件，不但

3、減少設(shè)計(jì)所采用的器件數(shù)目降低成本，而且 也避免PCB板上布線時(shí)易誘發(fā)的伴生自感。瞬態(tài)電壓抑制二極管的選用原則在選用瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS )時(shí)，必須考慮電路的具體條件，一般應(yīng)遵循以下原則：箝位電壓Vc(MAX)不大于電路的最大允許安全電壓。最大反向工作電壓(變位電壓)VRWM不低于電路的最大工作電壓，一般可以 選VRWM等于或略高于電路最大工作電壓。額定的最大脈沖功率，必須大于電路中出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率。下面是TVS在電路應(yīng)用中的典型例子：TVS用于交流電路圖2-1是一個(gè)雙向TVS在交流電路中的應(yīng)用，可以有效地抑制電網(wǎng)帶來的過載 脈沖，從而起到保護(hù)整流橋及負(fù)載中所有元器件的作用。TVS的

4、箝位電壓不大于電路的最大允許電壓。圖2-2所示是用單向TVS并聯(lián)于整流管旁側(cè)，以保護(hù)整流管不被瞬時(shí)脈沖擊穿。選用TVS必須是和整流管相匹配。圖2-3所示電路中，單向TVS1和TVS2反接并聯(lián)于電源變壓器輸出端或選用一 個(gè)雙向TVS，用以保護(hù)整流電路及負(fù)載中的元器件。TVS3保護(hù)整流以后的線路元件。如電源變壓器輸出端電壓為36伏時(shí)一般TVS1和TVS2的工作電壓VR應(yīng)根據(jù)36 XV2來選擇，其它參數(shù)依據(jù)電路中的具體條件而下。TVS用于直流電路陶TVS在成躇中起保護(hù)君電壓限制的柞用圖2-4所示TVS并聯(lián)于輸出端，可有效地保護(hù)控制系統(tǒng)。TVS的反向工作電壓應(yīng)等于或略高于直流供電電壓，其它參數(shù)根據(jù)電路

5、的具體 條件而定。圖2-5所示為兩個(gè)單向TVS連接在電源線路中，用以防止直流電源反接或電源 通、斷時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)脈沖使集成電路損壞。當(dāng)電路連接有感性負(fù)載，如電機(jī)、斷電器線圈、螺線管時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高的瞬時(shí) 脈沖電壓。圖2-6中的TVS可以保護(hù)晶體管及邏輯電路，從而省去了較復(fù)雜的電阻/電容保 護(hù)網(wǎng)絡(luò)。圖2-7電路中TVS起保護(hù)和電壓限制的作用。直流電中選用舉例整機(jī)直流工作電壓12V，最大允許安全電壓25V(峰值)，浪涌源的阻抗50MQ， 其干擾波形為方波，TP=1MS，最大峰值電流50A。選擇：先從工作電壓12V選取最大反向工作電壓VRWM為13V，則擊穿電壓V(BR)=VRWM /0.85=15.3

6、V；從擊穿電壓值選取最大箝位電壓Vc(MAX)=1.30X V(BR)=19.89V，取Vc=20V；再從箝位電壓VC和最在峰值電流IP計(jì)算出方波脈沖功率：PPR=VCXIP=20 X50=1000W；計(jì)算折合為TP=1MS指數(shù)波的峰值功率，折合系數(shù)K1=1.4；PPR=1000W：1.4=715W。從手冊中可查到1N6147A其中PPR=1500W，變位電壓VRWM=12.2V，擊穿電壓 V(BR)=15.2V，最大箝位電壓Vc=22.3V，最大浪涌電流IP=67.3A。可滿足上述設(shè)計(jì)要求，而 且留有一倍的余量，不論方波還是指數(shù)波都適用。交流電路應(yīng)用舉例直流線路采用單向瞬變電壓抑制二極管，交

7、流則必須采用雙向瞬變電壓抑制二 極管。交流是電網(wǎng)電壓，這里產(chǎn)生的瞬變電壓是隨機(jī)的，有時(shí)還遇到雷擊(雷電感應(yīng) 產(chǎn)生的瞬變電壓)所以很難定量估算出瞬時(shí)脈沖功率PPR。但是對最大反向工作電壓必須有 正確的選取。一般原則是交流電壓乘1.4倍來選取TVS管的最大反向工作電壓。直流電壓則按1.11.2倍來選取TVS管的最大反向工作電壓VRWM。圖2-9圖2-8給出了一個(gè)微機(jī)電源采用TVS作線路保護(hù)的原理圖，由圖可見：1）在進(jìn)線的220V處加TVS管抑制220V交流電網(wǎng)中尖峰干擾。2）在變壓器進(jìn)線加上干擾濾波器，濾除小尖峰干擾。3）在變壓輸出端V=20V處又加上TVS管，再一次抑制干擾。4）到了直流10V輸出時(shí)還加上TVS管抑制干擾。其中：雙向 TVS 管 D1 的 VRWM=220V X 1.4=308V 左右;雙向 TVS 管 D2 的 VRWM=20V X 1.4=28V 左右；單向 TVS 管 D3 的 VRWM=10VX 1.2=12V 左右。經(jīng)過如上四次抑制，變成所謂的“凈化電源”，還可以加上其它措施，更有效