揭開限壓器件穩(wěn)壓管和TVS管之間究竟有何不同？
發(fā)布日期：
2018-12-12 瀏覽次數(shù)： 1,173
電子系統(tǒng)的應(yīng)用當(dāng)中，電壓及電流的瞬態(tài)干擾會經(jīng)常造成電子設(shè)備的損壞，瞬態(tài)干擾的顯著特點是作用時間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大，所以破壞性很大。為了防止這種破壞，TVS管得到了廣泛的應(yīng)用，TVS(TransientVoltageSuppressor)是一種在穩(wěn)壓管工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一高效能的電路保護器件，瞬態(tài)抑制二極管的電路符號和普通穩(wěn)壓二極管相同，外形也與普通二極管無異，當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度(最高達1*１0-12秒)使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。我們在一些精密電子設(shè)備中經(jīng)常可以看到TVS管作為ESD防護的主要手段之一。
作為二者的共同點，它們都可以用來穩(wěn)壓，并且都工作在反向截止?fàn)顟B(tài)下，其正向特性與普通二極管相同，反向特性為典型的PN結(jié)雪崩器件。但是TVS管齊納擊穿電流更小，大于10V的穩(wěn)壓只有1mA，相對來說齊納二極管擊穿電流要大不少，但是齊納二極管穩(wěn)壓精度可以做的比較高。而且TVS管強調(diào)的是瞬態(tài)響應(yīng)，所以其時間參數(shù)就很重要了，也就是說穩(wěn)壓二極管的響應(yīng)時間通常要比TVS管的慢。同時TVS管的功率較大，而穩(wěn)壓管的功率較小。
其次，從概念上理解，TVS管主要是防止瞬間大電壓的影響，最終可以達到穩(wěn)壓的目的，這與穩(wěn)壓管的作用是有區(qū)別的。
穩(wěn)壓管和TVS管的應(yīng)用
(1)浪涌保護電路：穩(wěn)壓管在準(zhǔn)確的電壓下?lián)舸@就使得它可作為限制或保護元件電壓來使用，因為各種電壓的穩(wěn)壓二極管都可以得到，故對于這種應(yīng)用特別適宜。
(2)電視機里的過壓保護電路：EC是電視機主供電壓，當(dāng)EC電壓過高時，D1導(dǎo)通，三極管BG導(dǎo)通，其集電極電位將由原來的高電平(5V)變?yōu)榈碗娖剑ㄟ^待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態(tài)。
(3)電弧抑制電路：在電感線圈、繼電器上并聯(lián)接入一只合適的穩(wěn)壓二極管(也可接入一只普通二極管，原理一樣)的話，當(dāng)線圈在導(dǎo)通狀態(tài)切斷時，由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓會被二極管所吸收，所以當(dāng)開關(guān)斷開時，開關(guān)的電弧也就被消除了。這個應(yīng)用電路在工業(yè)上用得比較多，如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。
(4)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路：在此電路中，串聯(lián)穩(wěn)壓管的基極被穩(wěn)壓二極管D1鉗定在13V,那么其發(fā)射極就輸出恒定的12V電壓了。這個電路在很多場合下都有應(yīng)用。
TVS管的選型及需考慮的因素
TVS管器件按極性可分為單極性和雙極性兩種；按用途可分為通用型和專用型；按封裝和內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列、貼片式和大功率模塊等。軸向引線的產(chǎn)品峰值功率可達40W、500W、600W、1500W和5000W。其中大功率的產(chǎn)品主要用在電源饋線上，低功率產(chǎn)品主要用在高密度安裝場合。對于高密度安裝的場合，也可以選擇雙列直插和表面貼裝等封裝形式。
在選用TVS管時，應(yīng)考慮以下幾個主要因素：
(1)若TVS管有可能承受來自兩個方向的尖峰脈沖電壓(浪涌電壓)沖擊時，應(yīng)當(dāng)選用雙極性的，否則可選用單極性。
(2)所選用TVS管的VC值應(yīng)低于被保護元件的最高電壓。VC是二極管在截止?fàn)顟B(tài)的電壓，也就是在ESD沖擊狀態(tài)時通過TVS的電壓，它不能大于被保護回路的可承受極限電壓，否則器件面臨被損壞的危險。
(3)TVS管在正常工作狀態(tài)下不要處于擊穿狀態(tài)，最好處于VR以下，應(yīng)綜合考慮VR和VC兩方面的要求來選擇適當(dāng)?shù)腡VS。
(4)如果知道比較準(zhǔn)確的浪涌電流IPP，則可利用VC*IPP來確定功率；如果無法確定IPP的大致范圍，則選用功率大些的TVS為好。PM是TVS能承受的最大峰值脈沖功率耗散值。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大；在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪涌電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續(xù)時間和環(huán)境溫度有關(guān)。
(5)TVS管所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復(fù)的，器件規(guī)定的脈沖重復(fù)頻率(持續(xù)時間與間歇時間之比)為0.01％。如果電路內(nèi)出現(xiàn)重復(fù)性脈沖，應(yīng)考慮脈沖功率的累積，不然有可能損壞TVS。
(6)對于小電流負(fù)載的保護，可有意識地在線路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當(dāng)，一般不會影響線路的正常工作，但限流電阻對干擾所產(chǎn)生的電流卻會大大減小。但此時可以選用峰值功率較小的TVS管來對小電流負(fù)載線路進行保護。
(7)電容量C是由TVS管雪崩結(jié)截面決定的，這是在特定的1MHz頻率下測得的。C的大小與TVS管的電流承受能力成正比，C太大將使信號衰減。因此，C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS管的重要參數(shù)。對于數(shù)據(jù)/信號頻率越高的回路，二極管的電容對電路的干擾越大，形成噪聲或衰減信號強度也大，因此，需要根據(jù)回路的特性來決定所選器件的電容范圍。高頻回路一般選擇電容應(yīng)盡量小(如LCTVS、低電容TVS，電容不大于3pF)，而對電容要求不高的回路，電容的容量選擇可高于40pF。
(8)為了滿足IEC61000-4-2國際標(biāo)準(zhǔn)，TVS管必須達到可以處理最小8kV(接觸)和15kV(空氣)的ESD沖擊，有的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商在自己的產(chǎn)品上使用了更高的抗沖擊標(biāo)準(zhǔn)。而對于某些有特殊要求的便攜設(shè)備應(yīng)用，設(shè)計者可以按需要挑選！
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