双向 TVS 管共阴和共阳的区别

在电子设备的保护领域，双向 TVS 管(瞬态电压抑制二极管)发挥着至关重要的作用，能有效抵御瞬态过电压对电路的损害。双向 TVS 管根据内部结构的不同，可分为共阴和共阳两种类型，它们在诸多方面存在显著差异。深入了解这些区别，对于电子工程师在电路设计中准确选型、合理应用双向 TVS 管，提高电路的可靠性和稳定性具有重要意义。

内部结构差异

共阴双向 TVS 管

共阴双向 TVS 管的内部结构是由两个背对背的二极管组成，且这两个二极管的阴极连接在一起形成公共阴极。从电路符号上看，公共阴极通常会有特殊标识。这种结构使得在面对不同极性的瞬态电压时，两个二极管能协同工作，对电路起到保护作用。例如，当一个方向出现过电压时，其中一个二极管导通，将电压钳位在安全范围内;当电压极性反转时，另一个二极管发挥作用，确保电路始终处于保护状态。

共阳双向 TVS 管

共阳双向 TVS 管则是两个背对背的二极管阳极连接在一起，形成公共阳极。其电路符号与共阴双向 TVS 管明显不同，公共阳极同样有相应标识。在工作过程中，当电路中出现不同极性的瞬态电压时，基于阳极相连的结构，两个二极管以特定方式响应，实现对电路的有效保护。

工作原理区别

共阴双向 TVS 管工作原理

在正常工作电压下，共阴双向 TVS 管处于高阻态，如同开路，对电路的正常运行没有影响。一旦电路中出现正向瞬态过电压，且电压幅值超过其中一个二极管的击穿电压，该二极管会迅速导通，呈现低阻态，将过电压产生的大电流泄放至地，同时把电压钳制在其特定的钳位电压水平，从而保护后级电路中的敏感元件。当出现反向瞬态过电压时，另一个二极管发挥同样的导通、泄流和钳位作用。例如在 USB 接口电路中，若有正向或反向的静电放电脉冲等瞬态过电压出现，共阴双向 TVS 管能及时动作，防止接口芯片等元件因过电压损坏。

共阳双向 TVS 管工作原理

共阳双向 TVS 管在正常工作时同样处于高阻态。当正向瞬态过电压来临，与共阴双向 TVS 管不同，基于其阳极相连的结构，此时导通的是与公共阳极相连的特定二极管，将电流导向公共阳极方向，把电压钳位在合适范围。当反向瞬态过电压出现时，另一个二极管导通工作。比如在一些音频信号传输线路中，共阳双向 TVS 管能应对可能出现的正反两个方向的电压尖峰，保障音频信号的正常传输和后级音频处理芯片的安全。

电气特性不同

击穿电压与钳位电压

对于共阴双向 TVS 管，两个二极管的击穿电压和钳位电压特性相互配合。在正向和反向过电压情况下，各自对应的二极管的击穿电压决定了 TVS 管开始动作的阈值，而钳位电压则决定了能将过电压限制在多高的水平。不同型号的共阴双向 TVS 管，其击穿电压和钳位电压数值会有所不同，例如某些用于低电压电路保护的型号，击穿电压可能只有几伏，钳位电压在十几伏;而用于较高电压电路的型号，击穿电压和钳位电压数值会相应提高。

共阳双向 TVS 管的击穿电压和钳位电压特性也类似，但由于内部结构差异，在相同型号对比时，其具体数值可能与共阴双向 TVS 管有所不同。在选择 TVS 管时，需要根据被保护电路的工作电压、可能出现的过电压幅值等因素，精确匹配合适击穿电压和钳位电压的 TVS 管，确保既能在过电压发生时及时动作，又不会对正常工作电压产生干扰。

响应时间

响应时间是衡量双向 TVS 管性能的重要指标之一，它表示 TVS 管从检测到过电压到开始导通并发挥保护作用所需的时间。共阴双向 TVS 管和共阳双向 TVS 管的响应时间都非常快，通常在皮秒(ps)级别。然而，在一些对响应速度要求极高的高速电路中，即使两者响应时间都很快，细微的差异也可能会影响到电路的保护效果。例如在高速数据传输线路中，若共阴双向 TVS 管响应时间略快于共阳双向 TVS 管，在应对极短时间的电压尖峰时，共阴双向 TVS 管可能就能更及时地保护线路，确保数据传输的准确性和完整性。

漏电流

漏电流是指在正常工作电压下，双向 TVS 管中流过的微小电流。共阴双向 TVS 管和共阳双向 TVS 管在正常工作时，理论上都应处于高阻态，漏电流极小。但由于制造工艺等因素，实际的 TVS 管会存在一定漏电流。如果漏电流过大，可能会影响电路的正常工作，例如在一些对功耗要求严格的低功耗电路中，过大的漏电流会增加电路的功耗，甚至导致电路无法正常工作。在不同的应用场景中，对共阴和共阳双向 TVS 管漏电流的容忍程度也有所不同，需要根据具体情况进行选型。

应用场景差异

共阴双向 TVS 管应用场景

在直流电源电路中，共阴双向 TVS 管常用于保护电源输入端。例如在手机、平板电脑等移动设备的充电电路中，为防止充电过程中可能出现的过电压损坏设备内部的电路和芯片，会在充电接口处安装共阴双向 TVS 管。当充电器输出电压异常升高或出现反向电压时，共阴双向 TVS 管能迅速动作，将过电压泄放，保护设备安全。在一些工业自动化设备的直流电源模块中，同样需要共阴双向 TVS 管来保障电源的稳定供应，防止电源线上的瞬态过电压对设备造成损害。

在信号传输线路方面，如 RS - 485 通信线路，其常用于工业现场设备之间的通信连接。由于工业环境复杂，通信线路容易受到各种电磁干扰和过电压的影响。共阴双向 TVS 管可安装在 RS - 485 通信接口处，当线路上出现正向或反向的瞬态过电压时，能及时将过电压钳位，保证通信信号的稳定传输，防止通信芯片因过电压而损坏，确保工业自动化系统的可靠运行。

共阳双向 TVS 管应用场景

共阳双向 TVS 管在交流电源电路中应用较为广泛。例如在家庭电器的电源输入端，如电视机、冰箱等，由于接入的市电是交流电，存在正半周和负半周。共阳双向 TVS 管可以安装在电源进线处，当市电电压出现异常升高或受到雷电等外部干扰产生瞬态过电压时，无论是正半周还是负半周的过电压，共阳双向 TVS 管都能通过其内部二极管的导通，将过电压钳位，保护电器内部的电路和元件免受损坏。在一些照明系统中，特别是采用交流供电的 LED 照明灯具，也会使用共阳双向 TVS 管来保护灯具的驱动电路，提高灯具的可靠性和使用寿命。

在音频电路中，共阳双向 TVS 管可用于保护音频信号传输线路。音频信号在传输过程中，可能会受到静电放电、电磁干扰等因素产生的瞬态过电压影响。例如在音响设备的音频输入输出接口处，安装共阳双向 TVS 管，能有效防止这些过电压对音频处理芯片、功率放大器等元件的损害，确保音频信号的高质量传输和处理，避免因过电压导致音频失真或设备故障。

选型要点

根据电路特性选择

在直流电路中，如果电路极性明确且主要关注单向瞬态过电压的保护，同时对电路空间布局等因素有一定要求时，可优先考虑共阴双向 TVS 管。因为其结构特点使其在直流电路中能较好地针对特定方向的过电压进行保护，并且在一些空间有限的电路板上，共阴双向 TVS 管的封装形式可能更便于布局。而对于交流电路，由于电压极性不断变化，共阳双向 TVS 管因其能同时应对正反向过电压的特性，成为更合适的选择，能全面保护交流电路中的元件。

考虑电压参数匹配

准确匹配双向 TVS 管的击穿电压和钳位电压与被保护电路的工作电压和可能出现的过电压幅值至关重要。对于共阴和共阳双向 TVS 管，都要确保其击穿电压高于电路正常工作电压，同时钳位电压要低于被保护电路中敏感元件所能承受的最大电压。例如，在一个工作电压为 12V 的电路中，预计可能出现的最大过电压为 30V，那么选择的双向 TVS 管击穿电压应大于 12V，如 15V，钳位电压应小于 30V，如 25V。在实际选型过程中，还需考虑 TVS 管的电压容差等因素，以确保在各种工作条件下都能可靠保护电路。

关注封装形式与尺寸

封装形式和尺寸会影响双向 TVS 管在电路板上的安装和布局。共阴和共阳双向 TVS 管都有多种封装形式可供选择，如 SMA、SMB、SMC 等小型表面贴装封装，以及 DO - 41、DO - 15 等插件式封装。在一些对电路板空间要求极高的小型化设备中，如智能手表、蓝牙耳机等，通常会选择尺寸较小的表面贴装封装的双向 TVS 管，如 SMA 封装，以节省电路板空间，实现更紧凑的电路设计。而在一些对散热要求较高或安装空间相对较大的工业设备中，可能会选择尺寸较大、散热性能较好的封装形式，如 DO - 15 插件式封装，确保 TVS 管在工作过程中能有效散热，稳定发挥保护作用。

双向 TVS 管共阴和共阳在内部结构、工作原理、电气特性、应用场景以及选型要点等方面存在明显区别。电子工程师在设计电路时，需要全面深入地了解这些差异，综合考虑电路特性、电压参数、封装形式等因素，精准选择合适类型和型号的双向 TVS 管，为电子设备的可靠运行提供坚实保障。随着电子技术的不断发展，双向 TVS 管的性能和应用也在持续优化和拓展，未来将在更多领域发挥关键作用。