当前位置:首页 > 智能硬件 > 智能硬件
[导读]随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极间的电压也不断下降,最后恢复到初态,这就是TVS管抑制可能出现的浪涌脉冲干扰,保护电路的过程。

一、TVS管的介绍

(1)TVS是干精细活的防护器件,主要应用于ESD、7637、浪涌等EOS的防护等;

(2)瞬态电压抑制具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力;

(3)不导通阶段--处于关断状态呈现高阻抗:电流变化很小,电压不断上升;

(4)导通阶段-浪涌冲击电压从高阻抗转变为地阻抗吸收浪涌功率:电压上升、电流上升;

(5)前卫阶段:电压上升缓慢、电流急剧上升;

(6)各类防护器件比较:


图片

图片

二、TVS管的参数


图片

图片

1、工作原理:

(1)0-Vrwm:TVS管与电路并联使用,在电路工作电压时TVS管处于关断呈现高阻抗;

(2)Vbr阶段:在浪涌电压的作用下,TVS管的电压有额定反向关断电压上升到击穿电压而被击穿;

(3)Vc阶段:随着击穿电流的出现,流过TVS管的电流将达到峰值脉冲电流,同时爱其两端的电压被前卫到预定的最大前卫电压以下;

(4)其后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极间的电压也不断下降,最后恢复到初态,这就是TVS管抑制可能出现的浪涌脉冲干扰,保护电路的过程。


图片

图片

(5)TVS管相关参数

Vrwm:可承受电压,反向关断电压

Irwm:在工作电压下测得的流过TVS管的最大电流;---工作电压的静态功耗问题

Vbr:击穿电压:当IR达到1mA时的最大工作电压,此时TVS管的阻抗骤然降低,处于雪崩击穿转态;

VC:最大钳位电压:当TVS管承受瞬态高能量冲击时,管子中流过过大电流,峰值电流IPP,端电压有VBR上升到VC值就不在上升了,从而实现了保护作用;

Cj:结电容,信号端口需要考虑:测试条件是在1MHZ频率下测得的;

三、TVS管的选型


图片

图片

1、TVS管的反向关断电压VRWM与最大工作电压关系如下:

直流供电:V RWM ≥V工作

交流供电:V RWM ≥V 工作 *1.414

2、浪涌测试的TVS管的选型----考虑温度降额


图片

图片

3、TVS管的功率换算:

以TPSMB36A 为例

给的功率是在10/1000us的PPM功率,当测试ESD的测试时,ESD的测试脉冲波形为30ns,就是说找到对应的脉宽,与其对应的PPM,看是否符合要求;


图片

图片


图片

图片


图片

图片

4、信号的TVS管结电容的选型

一定要注意传输信号频率或传输速率。当信号频率或传输速率较高时,营选用 低电容系列的关系,TVS管结电容容值限制与信号传输速率对应关系如图:


图片

图片

工作的频率不能超过其对应的容值。

四、TVS管的应用

1、当低电容系列不满足要求时,应通过串联高速二极管组成的桥电路降低电容


图片

图片

2、芯片ESD的防护

在信号接口进行浪涌或静电防护设计时,如果TVS的残压 过高,导致芯片不能承受时,可以在TVS后面信号上串联电阻进行,从而降低芯片上所到的残压


图片

图片

当TVS管的钳位电压选择最小的型号,也不能满足芯片或IC的工作电压时:

(1)VRWM≥5V

(2)VC=VR+V芯片

3、在信号接口进行浪涌防护设计时,如果TVS功率不够时,可以采用前面加功率电阻(或者PTC)进行分压限流,从而降低TVS管上所承受瞬态能量。


图片

图片

当TVS管的前端泄放电流很大时,TVS管无法承受时,可以在其前端增加功率电阻降低TVS管承受的IPP电流

(1)V/Rs>IPP电流时

(2)V/(Rs+R)来满足TVS管的IPP;

4、在信号接口进行浪涌防护设计时,如果雷电能量特别大时,这时可以采取压敏电阻+退耦电感+TVS管方式进行;


图片

图片

UTVS管的残压+U电感≥u

U电感=L*di/dt i时0-IMAX t:V的上升时间

5、在电源接口进行浪涌防护设计时,如果雷电能量特别大时,这时可以采取压敏电阻+退耦电感+TVS管方式进行;


图片

图片

UTVS管的残压+U 电感 ≥u压敏电阻的电压(大电流电压)

U 电感 =L*di/dt i时0-IMAX t:V的上升时间

五、PCB应用中的注意事项

1、防护器件靠近接口位置


图片

图片

2、防护器件靠近接口位置,走线需要短,尤其是信号的ESD防护器件


图片

图片

3、接口进行ESD防护设计,TVS管防护器件到信号走线以及GND的PCB走线需要尽可能地短,案例分析:


图片

图片

图中看书TVS地两端已经是90V,如果TVS管的千位电压为10V,那施加在IC上的电压就是90+10=100V,此时就失去了TVS管的作用。


图片

图片

4、其中雷击测试中,较为常见的PCB走线宽度:


图片

图片

5、DC24V的端口防护:7637-5a


图片

图片

6、232接口防护:


图片

图片

7、USB3.0接口防护


图片

图片

D3D4需要结电容很小;

8、POE接口


图片

图片

D1与 V1共模对滴防护

差模防护:TVS5用作电源防护,后加压敏电阻(精细+粗略)

TVS1-TVS4在查分线上注意结电容的大小;

9、浪涌测试的TVS管的选型----考虑温度降额


图片
本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: 驱动电源

在工业自动化蓬勃发展的当下,工业电机作为核心动力设备,其驱动电源的性能直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。其中,反电动势抑制与过流保护是驱动电源设计中至关重要的两个环节,集成化方案的设计成为提升电机驱动性能的关键。

关键字: 工业电机 驱动电源

LED 驱动电源作为 LED 照明系统的 “心脏”,其稳定性直接决定了整个照明设备的使用寿命。然而,在实际应用中,LED 驱动电源易损坏的问题却十分常见,不仅增加了维护成本,还影响了用户体验。要解决这一问题,需从设计、生...

关键字: 驱动电源 照明系统 散热

根据LED驱动电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

关键字: LED 设计 驱动电源

电动汽车(EV)作为新能源汽车的重要代表,正逐渐成为全球汽车产业的重要发展方向。电动汽车的核心技术之一是电机驱动控制系统,而绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为电机驱动系统中的关键元件,其性能直接影响到电动汽车的动力性能和...

关键字: 电动汽车 新能源 驱动电源

在现代城市建设中,街道及停车场照明作为基础设施的重要组成部分,其质量和效率直接关系到城市的公共安全、居民生活质量和能源利用效率。随着科技的进步,高亮度白光发光二极管(LED)因其独特的优势逐渐取代传统光源,成为大功率区域...

关键字: 发光二极管 驱动电源 LED

LED通用照明设计工程师会遇到许多挑战,如功率密度、功率因数校正(PFC)、空间受限和可靠性等。

关键字: LED 驱动电源 功率因数校正

在LED照明技术日益普及的今天,LED驱动电源的电磁干扰(EMI)问题成为了一个不可忽视的挑战。电磁干扰不仅会影响LED灯具的正常工作,还可能对周围电子设备造成不利影响,甚至引发系统故障。因此,采取有效的硬件措施来解决L...

关键字: LED照明技术 电磁干扰 驱动电源

开关电源具有效率高的特性,而且开关电源的变压器体积比串联稳压型电源的要小得多,电源电路比较整洁,整机重量也有所下降,所以,现在的LED驱动电源

关键字: LED 驱动电源 开关电源

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: LED 隧道灯 驱动电源
关闭