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什么叫瞬态电压抑制器

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摘要:什么叫瞬态电压抑制器
瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)简称 TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件,有的文献上也为 TVP、AJTVS、SAJTVS 等。当 TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以 10-12秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点,目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、电源、家用电器等各个领域。具体有以下三大特点:

1、将 TVS 二极管加在信号及电源线上,能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲,如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

2、静电放电效应能释放超过 10000V、60A 以上的脉冲,并能持续 10ms;而一般的 TTL 器件,遇到超过 30ms 的 10V 脉冲时,便会导至损坏。利用 TVS 二极管,可有效吸收会造成器件损坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所引起的干扰(Crosstalk)。

3、将 TVS 二极管放置在信号线及接地间,能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。

TVS 的特性及主要参数

1、TVS 的特性曲线

TVS 的电路符号与普通稳压二极管相同。它的正向特性与普通二极管相同;反向特性为典型的 PN 结雪崩器件。在瞬态峰值脉冲电流作用下,流过 TVS 的电流,由原来的反向漏电流 ID 上升到 IR 时,其两极呈现的电压由额定反向关断电压 VWM 上升到击穿电压 VBR,TVS 被击穿。随着峰值脉冲电流的出现,流过 TVS 的电流达到峰值脉冲电流 IPP。在其两极的电压被箝位到预定的最大箝位电压以下。尔后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS 两极的电压也不断下降,最后恢复到起始状态。这就是 TVS 抑制可能出现的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的整个过程。

2、TVS 的特性参数

①最大反向漏电流 ID 和额定反向关断电压 VWM:VWM 是 TVS 最大连续工作的直流或脉冲电压,当这个反向电压加入 TVS 的两极间时,它处于反向关断状态,流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流 ID。

②最小击穿电压 VBR 和击穿电流 IR:VBR 是 TVS 最小的雪崩电压。25℃时,在这个电压之前,TVS 是不导通的。当 TVS 流过规定的 1mA 电流(IR)时,加入 TVS 两极间的电压为其最小击穿电压 VBR。按 TVS 的 VBR 与标准值的离散程度,可把 TVS 分为±5%VBR 和平共处±10%VBR 两种。对于±5%VBR 来说,VWM=0.85VBR;对于±10%VBR 来说,VWM=0.81 VBR。

③最大箝拉电压 VC 和最大峰值脉冲电流 IPP:当持续时间为 20微秒的脉冲峰值电流 IPP 流过 TVS 时,在其两极间出现的最大峰值电压为 VC。它是串联电阻上和因温度系数两者电压上升的组合。VC、IPP 反映了 TVS 器件的浪涌抑制能力。VC 与 VBR 之比称为箝位因子,一般在1.2~1.4之间。

④电容量 C电容量:C 是 TVS 雪崩结截面决定的、在特定的 1MHZ 频率下测得的。C 的大小与 TVS 的电流承受能力成正比,C 过大将使信号衰减。因此,C 是数据接口电路选用 TVS 的重要参数。

⑤最大峰值脉冲功耗 PM PM 是 TVS 能承受的最大峰值脉冲耗散功率。其规定的试验脉冲波形和各种 TVS 的 PM 值,请查阅有关产品手册。在给定的最大箝位电压下,功耗 PM 越大,其浪涌电流的承受能力越大;在给定的功耗 PM 下,箝位电压 VC 越低,其浪涌电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且 TVS 所能承受的瞬态脉冲是不重复的,器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为 0.01%,如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的“累积”,有可能使 TVS 损坏。

⑥箝位时间 TC:TC 是从零到最小击穿电压 VBR 的时间。对单极性 TVS 小于 1×10-12秒;对双极性 TVS 小于是 1×10-11秒。
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