TVS管道性能及选型总结 一．TVS管概述
TVS（Transient Voltage Suppressor）瞬态电压抑制器。当两极受到反向瞬态高能冲击时，两极之间的高阻抗可以以10负12方秒的速度变为低阻抗，使两极之间的电压位于预定值，有效保护电子线路中的精密元件。在浪涌电压的作用下，TVS额定反向关闭两极之间的电压VWM上升到击穿电压VBR，随着击穿电流的出现，被击穿流过TVS电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时，两端的电压被钳位到预定的最大钳位VC接下来，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极之间的电压也在下降，最后恢复到初态；TVS管道分为单向和双向，单向TVS管道的特性与稳压二极管相似，双向TVS相当于两个稳压二极管的反向串联。
二．其主要特性参数： 1.反向截止电压VRWM反向泄漏电流IR：反向截止电压VRWM表示TVS在这个电压下，管道不导通的最高电压只有很小的反向泄漏电流IR。 2、击穿电压VBR：TVS管道通过规定的测试电流时的电压表示TVS管导通的标志电压。 3.脉冲峰值电流IPP：TVS10/10000管允许通过μs波的最大峰值电流(8/20μs波的峰值电流约为其5倍），超过此电流值可能会造成永久性损坏。在同一系列中，击穿电压越高的管道允许通过的峰值电流越小，通常个A～几十A。
4.最大夹位电压VC：TVS管道流过脉冲峰值电流IPP两端的电压。
5.脉冲峰值功率Pm： 脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs脉冲峰值电流波IPP最大位电压VC的乘积，即Pm=IPP*VC；在给定的最大钳位电压下，功耗PM浪涌电流承载能力越大，在给定功耗下PM钳位电压越低，浪涌电流的承载能力越大；此外，峰值脉冲功耗也与脉冲波形有关，持续时间与环境温度有关：典型的脉冲波形持续时间为1ms，应用于二极管的脉冲波形持续时间小于TP，则随着TP脉冲峰值功率的降低增加；TVS如果电路中出现重复性脉冲，则应考虑脉冲功率的积累可能损坏TVS。 6、稳态功率P0：TVS此时，稳态功率也可用作稳压二极。
7、极间电容Cj：与压敏电阻一样，TVS极间电容管Cj也更大，单向比双向大，电容越大，极间电容会影响TVS响应时间。
8.峰值电流波形：A、正弦半波 B、矩形波C 、标准波(指数波形) D、三角波TVS峰值电流的试验波形采用标准波(指数波形)，由TR/TP决定。 峰值电流上升时间TR: 电流从0.1IPP开始达到0.9 IPP的时间。 半峰值电流时间TP：通过最大峰值后，电流从零开始下降到0.5IPP值的时间。 以下是典型试验波形的列表TR/TP值： EMP波：10ns /1000ns 闪电波：8μs /20μs 标准波：10μs /1000μs
三、优缺点 优点:响应速度快(为ns10/10000μs波脉冲功率从400W～30KW，脉冲峰值电流为0和52A～544A；击穿电压为6、8V～550V各种电压电路使用方便的系列值。 缺点：与放电管和压敏电阻相比，耐浪涌冲击能力差； 稳压二极管：反应慢；一般用于电压精度要求高的地方(一般较小)，防浪涌，精确击穿电压，各压值档；齐纳击穿； 压敏电阻：类似于稳压二极管，但不可恢复； 四、选型依据及注意事项： 1、 TVS最大反向钳位电压VC损坏电压应小于受保护电路； 2、 TVS额定反向关闭电压VWM如果选择的工作电压大于或等于被保护电路的最大工作电压VWM由于反向泄漏电流过大，设备可能进入雪崩或影响电路正常运行； 3、 交流电压只能双向使用TVS；
4.在规定的脉冲持续时间内，TVS最大峰值脉冲功率PM峰值脉冲电流在确定最大钳位电压后，必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲电流； 5.结电容是影响TVS在这种情况下，通常使用高速线路中使用的关键因素TVS管道与快速恢复二极管背对背连接。由于快速恢复二极管结电容小，串联等小电容小，可满足高频使用要求；
6.降额使用的应用需要考虑； 应用：功率开关电路、整流二极管（同向）、电源变压器、防止直流电源反接或电源开关产生的瞬时脉冲、抑制电机、断电器线圈、螺钉管等感应负载产生的瞬时脉冲电压、控制系统输入输出端； 使用注意事项： 1.对于瞬态电压的吸收功率峰值与瞬态电压脉冲宽度之间的关系，手册只给出特定脉冲宽度下的吸收功率峰值，实际线路中的脉冲宽度变化不可预测。应提前估计，宽脉冲应减少； 2.保护小电流负载可以有意识地增加电路中的限流电阻。只要限流电阻的电阻值合适，就不会影响线路的正常运行，但限流电阻会大大降低干扰产生的电流，可以选择峰值功率较小的电阻TVS管道保护小电流负载电路； 3.抑制重复瞬变电压时，应注意TVS管道的稳态平均功率是否在安全范围内；
3.抑制重复瞬变电压时，应注意TVS管道的稳态平均功率是否在安全范围内； 4.当环境温度升高时，应降低使用量。TVS管道保护线路的相对距离；
五、应用例子 以直流电路为例： 整机直流工作电压12V，最大允许安全电压25V(峰值)，浪涌源阻抗50MΩ，干扰波形为方波，TP=1ms，最大峰值电流50A
1.工作电压12V选择最大反向工作电压VRWM为13V，击穿电压为 V（BR）=VRWM/0.85=15.3V； 2.从击穿电压值中选择最大的位电压VC（MAX）=1.30×V(BR)=19.89V，取 VC=20V； 三、再从位电压VC峰值电流最高IP计算出方波脉冲峰值功率： PPR=VC×IP=20×50=1000W 四、计算折合为TP=1MS指数波的峰值功率相当于系数K1=1.4， PPR=1000W÷1.4=715W 选择交流电路的例子： 直流线采用单向瞬变电压抑制二极管，交流必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压。这里产生的瞬态电压是随机的，有时会遇到雷击（雷电感应产生的瞬态电压），因此很难定量估计瞬态脉冲功率PPR。但必须正确选择最大反向工作电压。一般原则是交流电压乘1.4倍来选取TVS管道的最大反向工作电压。直流电压按1.1—1.2倍来选取TVS最大反向工作电压VRWM
TVS直流稳压电源保护实例： 图为直流稳压电源和扩大电流输出的晶体管。在其稳压输出端加入瞬变电压抑制二极管，可以保护使用该电源的仪器设备，吸收电路中的晶体管 集电极到发射极间的峰值电压，保护晶体管，建议在每个稳压电源输出端加一个TVS可大大提高整机应用的可靠性； 还有用TVS晶体管保护，集成电路，硅控制，功率MOS管道(在栅源之间加入瞬变电压抑制二极管，可防止栅极击穿)、继电器等。 继电器的触点通常使用大电流来开关电机和其他大电流的电感负载，而电感在开关时具有较高的反电位和较大的能量。它经常烧毁或击穿触点，产生电弧。必须保护触点，抑制电弧的产生，以保护继电器。然而，这个电弧产生的浪涌电流非常大，过去使用电容器或电容串联电阻、二极管、二极管串联电阻等抑制方案效果较好。 公司产品应用实例：CPU200系列中应用 二极管肖特基势垒BAT54:正导电流小mA等级，反向电压耐压25V，反向漏电流2uA，结电容10pF（1.0MHz，反向电压1V在这种情况下)，环境温度越高，正导电流越小，反向泄漏电流越大；在每个芯片的电源引脚和外部电源之间使用，或两个转换电源信号VCC33V和VCCCARD之间；
瞬态电压抑制二极管： 1、MMBZ5V6ALT（两个单向的二极管并联，不是双向二极管）：VWM=3V，VBR=5.6V，VC=8V，IPP=3A，24 W用于保护三极管的峰值功率BE极； 2、SM15T6V8A：脉冲峰值功率1500W，VRM=5.8V，VBR=6.8V，VC=10.5V，IPP=143A，用于保护连接器连接的装置； 3、P6SMB200AT3：VWM=171V，VBR=200V，VC=274V，IPP=2.2A，600W脉冲峰值功率用于继电器输出电源变压器的一次绕组；