-----前文導讀-----
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-----本文簡介-----
主要內容包括:
????????TVS(瞬態抑制二極管),又名雪崩擊穿二極管,顧名思義是利用其雪崩擊穿特性來抑制瞬態功率的器件。如下圖所示,在電源電路與后級電路之間反向并聯一個TVS,電源電壓正常不超過TVS的最高工作電壓,因此TVS對電路幾乎無影響,而當電源因為一些原因出現高于TVS擊穿閾值的電壓時,TVS瞬間便被擊穿,此時大電流將會通過TVS流向GND,消耗掉瞬間的大功率,因此后級電壓也會隨之降低,降低之后的電壓被稱為鉗位電壓。

????????由于TVS是反并聯使用,且正常情況下其不工作,因此它的最高工作電壓即其反向工作峰值電壓(working peak reverse voltage),VRWM不能超過被保護的電路最高工作電壓。這個電壓在一些廠家中也是其額定電壓。??????? VBR即擊穿電壓Breakdown Voltage,其定義是達到一定的反向電流IT所對應的電壓,IT一般是1~10mA。數據手冊一般分為最大擊穿電壓VBR(min)與最小擊穿電壓VBR(max),有時額定電壓會介于兩者之間。????????峰值脈沖電流一般是指施加10/1000μs電流波形圖中對應的峰值電流。
????????鉗位電壓VC是指在TVS被施加規定的10/1000μs電流波形圖時,TVS兩端測得的峰值電壓,意味著在規定電流條件下,經過TVS后的電壓不會超過鉗位電壓。??????? VF是Forward Voltage,指TVS的正向壓降,類似于普通二極管的正向壓降。??????? IR是指漏電流,即使加載TVS兩端的電壓低于其最高工作電壓VRWM,也會有微小電流通過TVS,這個電流就是TVS的漏電流。額定電壓越低的TVS漏電流越大,5V的TVS漏電流能達到幾百微安,而12V的TVS漏電流一般不到10uA。
????????峰值脈沖功率即在給定的條件下的脈沖功率,Ppp=VC*Ipp? ?
????????封裝與功率有關,預估功率來選擇封裝,Ppp=VC*Ipp,在無法預估功率時,可以在PCB及成本允許的情況下盡可能用大封裝。????????雙向TVS可以從正反兩個方向吸收瞬時脈沖的大功率,因此雙向TVS可以應用在交流場景中。同時雙向TVS在級間電容等參數上與單項TVS不同,后續出文章專門介紹。????????選型也要看其應用場景,如TVS可以用在電源輸入口也可以用于CAN、USB等信號的防護上,當用于高速信號時,TVS的級間電容也是需要考慮的因素,后續專門寫文章介紹級間電容。???????? VRWM與VC是首要考慮的內容,例如一個5V電源給最大耐壓11V的芯片供電,那我們選擇并聯TVS時可以選擇額定電壓6.8V的TVS,其最大工作電壓VRWM為5.8V,最大擊穿電壓VBR(max)為7.14V,鉗位電壓VC為10.5V,鉗位后不少過最大耐壓11V。
????同時也要意識到一個問題,上述舉例正好卡在鉗位電壓極限,而隨著近年來低功耗場景的日趨增長,IC的電壓也來越低,其最大耐壓也隨之越來越低,如果5V供電下后級芯片耐壓只有8V甚至7V如何進行過壓保護? 此時除了TVS外還需要添加OVP保護電路,后續將寫文章介紹OVP電路與集成OVP芯片。
?????????在低功耗場景下或者用于ADC采集等場景,漏電流造成的功耗或者誤差不可以忽略,尤其是低功耗應用中的電壓較低,而低額定電壓的TVS漏電流較大,因此漏電流也是需要重點考慮的對象。????????篇幅所限本篇只介紹上述基本內容,后篇將介紹級間電容、溫度特性等,同時還會介紹如下圖所示的集成TVS陣列與應用場景。
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? ????由于作者工作不久,經驗不足,因此文章多是理論現學現賣,定有理解不夠深入或者涵蓋面不足之處,望有經驗的工程師能在評論區指出不足,我會針對性深入學習并再后續文章中更正,以求不要誤導讀者,在這里先感謝各位。
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