TVS二极管的选择参考

在选用瞬态电压抑制二极管(TVS)时，必须考虑电路的具体条件，一般应遵循以下原则： 一、     大箝位电压Vc(MAX)不大于电路的最大允许安全电压。 二、     最大反向工作电压（变位电压）VRWM不低于电路的最大工作电压，一般可以选VRWM等于或略高于电路最大工作电压。    三、     额定的最大脉冲功率，必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。 下面是TVS在电路应用中的典型例子: TVS用于交流电路： 图2-1是一个双向TVS在交流电路中的应用，可以有效地抑制电网带来的过载脉冲，从而起到保护整流桥及负载中所有元器件的作用。TVS的箝位电压不大于电路的最大允许电压。 图2-2所示是用单向TVS并联于整流管旁侧，以保护整流管不被瞬时脉冲击穿，选用TVS必须是和整流管相匹配。 图2-3所示电路中，单向TVS1和TVS2反接并联于电源变压器输出端或选用一个双向TVS，用以保护整流电路及负载中的元器件。TVS3保护整流以后的线路元件，如电源变压器输出端电压为36伏时一般TVS1和TVS2的工作电压VR应根据36×√2 来选择，其它参数依据电路中的具体条件而下。  TVS用于直流电路： 图2-4所示TVS并联于输出端，可有效地保护控制系统。TVS的反向工作电压应等于或略高于直流供电电压，其它参数根据电路的具体条件而定。 图2-5所示为两个单向TVS连接在电源线路中，用以防止直流电源反接或电源通、断时产生的瞬时脉冲使集成电路损坏。当电路连接有感性负载，如电机、断电器线圈、螺线管时，会产生很高的瞬时脉冲电压， 图2-6中的TVS可以保护晶体管及逻辑电路，从而省去了较复杂的电阻/电容保护网络。 图2-7电路中TVS起保护和电压限制的作用。 直流电中选用举例： 整机直流工作电压12V，最大允许安全电压25V（峰值），浪涌源的阻抗50MΩ，其干扰波形为方波，TP=1MS ，最大峰值电流50A。 选择： 1、先从工作电压12V选取最大反向工作电压VRWM为13V，则击穿电压 V(BR) =VRWM /0.85=15.3V    2、从击穿电压值选取最大箝位电压Vc(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V，取  Vc=20V 3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率： PPR=VC×IP=20×50=1000W   4、计算折合为TP=1MS指数波的峰值功率，折合系数K1=1.4，   PPR=1000W÷1.4=715W 从手册中可查到1N6147A其中PPR=1500W，变位电压VRWM=12.2V，击穿电压V(BR)=15.2V，最大箝位电压Vc=22.3V，最大浪涌电流IP=67.3A。可满足上述设计要求，而且留有一倍的余量，不论方波还是指数波都适用。 交流电路应用举例：       直流线路采用单向瞬变电压抑制二极管，交流则必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压，这里产生的瞬变电压是随机的，有时还遇到雷击（雷电感应产生的瞬变电压）所以很难定量估算出瞬时脉冲功率PPR。但是对最大反向工作电压必须有正确的选取。一般原则是交流电压乘1.4倍来选取TVS管的最大反向工作电压。直流电压则按1.1—1.2倍来选取TVS管的最大反向工作电压VRWM。 图2-8给出了一个微机电源采用TVS作线路保护的原理图，由图可见： 1.  在进线的220V~处加TVS管抑制220V~交流电网中尖峰干扰。 2.  在变压器进线加上干扰滤波器，滤除小尖峰干扰。 3.  在变压输出端V~=20V处又加上TVS管，再一次抑制干扰。 4.  到了直流10V输出时还加上TVS管抑制干扰。 其中：双向TVS管D1的VRWM=220V~×1.4=308V左右   双向TVS管D2的VRWM=20V~×1.4=28V左右   单向TVS管D3的VRWM=10V~×1.2=12V左右         经过如上四次抑制，变成所谓的“净化电源”，还可以加上其它措施，更有效地抑制干扰，防止干扰进入计算机的CPU及存贮器中，从而提高微机系统的应用可靠性。        从失效统计概率可知：微机系统产生100次故障，其中90次来自电源，10次是微机本身，可见电源的可靠性最重要，要提高整机可靠性，首先应提高电源的可靠性。 2．反向恢复时间：二极管在接反向电压的时候，在两边的空穴和电子是不接触的，没有电流流过，但是同时形成了一个等效电容，如果这个时候改变两边的电压方向，自然有一个充电的过程，这个时间就是二极管反向恢复时间。用示波器可以看到结电容的充电时间的。实际上是由电荷存储效应引起的, 反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。 实际的意义在于：该过程使二极管不能在快速连续脉冲下当做开关使用。如果反向脉冲的持续时间比反向恢复时间 短, 则二极管在正、反向都可导通, 起不到开关作用。因此了解二极管反向恢复时间对正确选取二级管和合理设计电路非常重要。（ts 称为储存时间, tf 称为下降时间。tr= ts+ tf 称为反向恢复时间,）