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TVS二极管选用原则有哪些?

TVS二极管是一种常用于保护敏感电子电路的元件。它能在超短时间内对电路中的过压事件进行吸收与抑制,避免静电放电(ESD)、雷击、电源波动等瞬态事件对系统造成破坏。选择合适的 TVS 二极管对于保证电路的可靠性至关重要。

1. 工作电压(Working Voltage)
TVS 二极管的反向工作电压(VRWM)必须高于电路的正常工作电压,避免在正常运行时产生漏电流而影响系统性能。通常建议 TVS 二极管的工作电压比电路最大工作电压高 10% 左右。例如,若系统电压为 5V,则选择 VRWM 在 5.5V 左右的 TVS 二极管更为合适。

2. 击穿电压(Breakdown Voltage, V_BR)
TVS 二极管的击穿电压指的是其进入导通状态的阈值电压。通常,击穿电压应高于电路的最大工作电压,但必须低于电路的最大绝对额定电压,以确保在瞬态事件发生时能迅速导通保护系统。因此,在选型时需要确认其击穿电压范围能匹配目标应用的电压窗口。

3. 箝位电压(Clamping Voltage, V_C)
TVS 二极管在瞬态事件发生时的箝位电压是一个重要参数,它表示二极管限制过压的最高电压值。V_C 必须低于被保护器件的耐压极限,以确保器件不被损坏。在选型时,可以通过查询数据手册获取 TVS 二极管的 V_C,在实际应用中建议选用 V_C 略低于器件最高耐受电压的 TVS。

4. 峰值脉冲电流(Peak Pulse Current, I_PP)
TVS 二极管的峰值脉冲电流(IPP)决定了它能在瞬态事件期间承受的最大电流。在选择 TVS 二极管时,需要评估系统可能遭遇的最大瞬态电流,并选择能提供足够 IPP 的型号。通常,TVS 二极管的规格书会给出不同波形(如 8/20μs)下的 I_PP 值。要确保选用的器件能应对最恶劣的电流冲击。

5. 响应时间(Response Time)
TVS 二极管的响应时间极短,通常在皮秒(ps)级别。对于敏感设备而言,响应时间是一个重要参数,因为它决定了 TVS 是否能及时抑制瞬态电压。虽然大部分 TVS 二极管都能在极短时间内导通,但对于一些高速数据传输电路,仍需关注其响应速度是否足够快。

6. 封装形式与散热能力
TVS 二极管的封装形式不仅影响其安装方式,也会影响其散热能力。对于功率较大的应用,如电源保护和工业设备,需要选用散热性能较好的 SMC 或 DO-214 封装;而对于空间受限的便携式设备,则可选用小型封装(如 SOD-323)。同时,需确保 TVS 安装位置有良好的散热路径,避免高温导致器件失效。

7. 双向与单向 TVS 的选择
根据应用需求,可以选择单向或双向 TVS 二极管。对于直流电路,通常选用单向 TVS;而对于交流电路或有双极性信号的场景,则需选用双向 TVS 二极管。在数据线上,如 USB 或 HDMI 等接口常会使用双向 TVS 二极管来防护正负极性可能发生的静电放电。

8. 漏电流(Leakage Current)
在正常工作状态下,TVS 二极管应尽量避免产生过大的漏电流,尤其是对功耗敏感的设备,如电池供电的便携设备。在选型时,需要检查 TVS 二极管的漏电流规格,并确保其在系统允许范围内。

9. 符合标准与认证要求
对于某些关键领域,如汽车电子和医疗设备,TVS 二极管还需要符合特定的行业标准(如 AEC-Q101 认证)。在选用这些领域的 TVS 器件时,需优先考虑具备相应认证的型号,以确保其可靠性与合规性。

TVS二极管的选型需要综合考虑电压、电流、响应时间、封装形式以及认证要求等多个因素。合理选择 TVS 二极管能有效提高电子系统的抗瞬态能力,减少因电压浪涌或静电放电导致的设备损坏。
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