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。

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