概述瞬态电压抑制二极管TVS(Transient Voltage Suppressor),是一种具有双向稳压特性和双向负阻特性的过压保护器件,类似于
压敏电阻器。它应用于各种交流及直流电源电路中,用来抑制瞬间过电压。当被保护电路瞬间出现浪涌脉冲电压时,双向击穿二极管能迅速齐纳击穿,由高阻状态变为低阻状态,对浪涌电压进行分流和箝位,从而保护电路中各元件不被瞬间浪涌脉冲电压损坏。
特点
响应速度特别快(为ps级);耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差,其10/1000μs波脉冲功率从 400W~30KW,脉冲峰值电流从0.52A~544A;击穿电压有从6.8V~550V的系列值,便于各种不同电压的电路使用。它的封装形式有轴向引线型与贴片型两大类。贴片型有:SMAJ(400W)、SMBJ(600W)、SMCJ(1.5kW)、SMDJ(3kW)系列,轴向引线型有:P4KE (400W)、SA(500W)、P6KE(600W)、1.5KE(1.5kW)、3KP(3kW)、5KP(5kW)、15KPA(15kW)、 20KPA(20kW)、30KPA(30kW)系列和低电容的SAC(500W,50 pF)、LCE(1.5kW,100pF)系列。此外,还有BZW04(400W)系列玻璃钝化结TVS管。
特性
TVS管有单向与双向之分(单向的型号后面的字母为“A”,双向的为“CA”),单向TVS管的特性与
稳压二极管相似,双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。其主要特性参数有:
①反向断态电压(截止电压)VRWM与
反向漏电流IR:反向断态电压(截止电压)VRWM表示TVS管不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。
② 击穿电压VBR:TVS管通过规定的测试电流IT时的电压,这是表示TVS管导通的标志电压(P4KE、P6KE、1.5KE系列型号中的数字就是击穿电压的标称值,其它系列的数字是反向断态电压值)。TVS管的击穿电压有±5%的误差范围(不带“A”的为±10%)。
③脉冲峰值电流IPP:TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流(8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右),超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中,击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。
④最大箝位电压VC:TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。
⑤脉冲峰值功率Pm:脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积,即Pm=IPP*VC。
⑥稳态功率P0:TVS管也可以作稳压二极管用,这时要使用稳态功率。其各系列的稳态功率见下表:
脉冲峰值功率Pm 400W 500W 600W 1500W 3000W
稳态功率P0 1W 3W 5W 6.5W 8W
⑦极间电容Cj:与压敏电阻一样,TVS管的极间电容Cj也较大,且单向的比双向的大,功率越大的电容也越大。
3、使用指导:
①TVS管使用时,一般并联在被保护电路上。为了限制流过TVS管的电流不超过管子允许通过的峰值电流IPP,应在线路上串联限流元件,如电阻、
自恢复保险丝、电感等。
②击穿电压VBR的选择:TVS管的击穿电压应根据线路最高工作电压UM按公式:VBRmin≥1.2 UM 或 VRWM ≥1.1 UM 选择。
③ 脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC的选择:当TVS管单独使用时,要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择IPP合适的型号。当TVS管作为第二级保护时,一般用500W~600W的就可以了。要注意的是,此时的最大箝位电压VC应不大于被保护设备所能耐受的最大浪涌电压(安全电压)。
④ 用于信号传输电路保护时,一定要注意所传输信号的频率或传输速率。信号频率(传输速率)≥10MHz(Mb/s)时,Cj应≤60pF;信号频率(传输速率)≥100MHz(Mb/s)时,Cj应≤20pF。当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的管子。当低电容系列仍满足不了要求时,就应把 TVS管接到快速恢复二极管组成的桥路中,以降低总的等效电容,提高传输信号频率。最高传输频率可达20MHz以上。
瞬态电压抑制二极管
瞬态电压抑制二极管也称为TVS二极管,是一种保护用的电子零件,可以保护电器设备不受导线引入的电压尖峰破坏。
说明
TVS二极管会和要保护的电路并联。当其电压超过突崩溃准位时,直接分流过多的电流。TVS二极管是
箝位器,会抑制超过其崩溃电压的过高电压。当过电压消失时,TVS二极管会自动复归,而其吸收的能量比类似额定的
撬棒电路要大很多。
TVS二极管有单向的及双向的。单向的TVS二极管在顺向操作时类似
整流子,但在其设计允许承受很大的峰值电流,1.5KE系列的瞬间功率可以到1500 W。
双向的TVS二极管可以视为是二个极性相反的
雪崩二极管相串联,再和要保护的电路并联。虽然在电路中会标示为二个二极管,不过实际元件是将二个二极管封装在同一个包装中。
TVS二极管过电压反应的速度会比其他的过电压保护元件(例如
压敏电阻或是
气体放电管)要快。实际的箝位大约只有一皮秒,但因为实际电路中导线存在
电感,因此保护元件需容许较长时间的大电压。因此TVS二极管会比其他元件适合保护电路不受很快,而且有破坏性的电压突波。像许多分散式的电路都有这种快速的过电压突波,可能因为内部因素或是外部因素造成,例如闪电或是马达短路。
瞬态电压抑制器若使用在超过其设计条件的环境下,可能会损坏。瞬态电压抑制器的失效模式有三种:短路、开路、元件额定下降。
TVS二极管常会称为是transorbs,或是Vishay半导体的注册商标TransZorbs。
规格
TVS二极管有以下的规格: