從無處不在的靜電來看電路保護元件TVS管應用選型要點

電磁兼容是電源設計者們除了能效之外第二個考慮的重要問題，但在電路的靜電釋放方面，卻很少有人考慮過電磁兼容的問題。

原因有很多，有可能是產品本身的功能特性原因，也有可能是由于成本受限而不得放棄防雷防靜電設計。

但事實是，很多年輕的工程師都不了解瞬變電壓抑制二極管在TVS管電路當中的重要性，甚至有些剛畢業(yè)的工程師都不知道這種器件的存在。

理論上，大部分有可能會接觸靜電的電路都應該要加上TVS管以保護。

比如手機等數(shù)碼產品的充電接口，耳機接口，秋天就很容易接觸人體大量靜電。

再比如交換機等通信產品的接插件部位，一個閃電就很容易會在它們連接的線纜形成很強的脈沖波，這些都很容易對電路構成威脅。

下面我們就對TVS管的一些應用知識進行簡單的了解，希望通過簡單的例子讓大家對TVS管有比較直觀的認識。

不同型號規(guī)格TVS管的原理都是一樣，大家在選型的時候根據(jù)需要去找一下內部結構合適自己產品的型號和規(guī)格就可以了。

1. 確定電壓

首先，我們要確定待保護電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。（如果是交流電，應計算出最大值，即用有效值*1.414）。

這個電壓通常是指后級電路工作的額定電壓，而不是最高可耐受的電壓。

比如我們要保護一個 DCDC 的輸入，這個 DCDC 的設計指出，我們設定的輸入電壓為 5V - 18V。但是我們正常輸入的電壓是 12V。這個時候我們應該確定需要保護的電壓為 12V，而不是 18V。

2. 確定VRWM

Vrwm 是TVS管的反向變位電壓即工作電壓，在這個電壓以內，TVS 管可以保證反向的截止狀態(tài)。

選擇TVS管的Vrwm應等于或大于上述所確定的持續(xù)工作電壓。這樣才能保證在正常工作條件下，TVS管吸收的電流可忽略不計，即漏電流非常小。如果上述所確定的持續(xù)工作電壓高于所選擇的TVS管的VRWM，TVS管將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作。

3. 確定峰值脈沖功率

要確定峰值脈沖功率，首先要確定被保護電路的干擾脈沖情況，需要根據(jù)干擾脈沖的波形、脈沖持續(xù)時間，確定能夠有效抑制該干擾的TVS管峰值脈沖功率。

4. 確定鉗位電壓 Vc

TVS管的箝位電壓（Vc）應低于被保護電路所允許的承受電壓，否則二極管雪崩擊穿后的電壓將超過被保護電路所允許的電壓范圍，被保護電路將過壓損壞。

?5. 單極性還是雙極性？

常常會出現(xiàn)這樣的誤解，即雙向TVS管用來抑制反向浪涌脈沖，其實并非如此，雙向TVS管用于交流電或來自正負雙向脈沖的場合。如果電路只有正向電平信號，那么單向TVS管就足夠了。

TVS管的工作方式為：

正向浪涌時，TVS處于反向雪崩擊穿狀態(tài)。反向浪涌時，TVS管類似正向偏置二極管一樣導通并吸收浪涌能量。

在低電容電路的情況下，應選用雙向TVS管以保護電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。

6.?TVS 管的寄生電容

在信號線路上增加 TVS 管或者 ESD 二極管時，還需要考慮二極管的寄生電容參數(shù)。

由于TVS管的工藝制造問題，其本身就存在一個寄生電容，功率越大的TVS 二極管，寄生的電容容值越大，因此在信號線上增加TVS管時，要注意增加的寄生電容是否會影響通信質量。不過這里同時會產生一些好處，在需要電容的環(huán)路里面因為寄生電容的存在而減少額外的電容，對于抑制 EMI 的問題時，可以根據(jù)成本考慮到底是選擇 TVS 管還是陶瓷電容。更多工程實踐問題可以加入我的星球，獲取資料，問題討論，免費咨詢