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二极管如何抑止瞬态电压

在电子产品中,瞬态电压抑止器(TVS)二极管是保护敏感电路免受高压瞬变损害的组件。由于tvs二极管的横截面结点较大,因此吸收了高瞬态电流。髙压瞬变的主要来源是静电放电,电块速瞬变和电涌事件。
二极管如何抑止瞬态电压

在电子产品中,瞬态电压抑止器(TVS)二极管是保护敏感电路免受高压瞬变损害的组件。由于tvs二极管的横截面结点较大,因此吸收了高瞬态电流。高压瞬变的主要来源是静电放电,电快速瞬变和电涌事件。



瞬态电压抑止器(TVS)



1.1 TVS二极管做什么?



瞬态电压抑止器或TVS是用于保护电路免于这种意外电压或电流尖峰的保护器件。将这些TVS器件与电路并联放置是防止电路过压的主要方法。



1.2瞬态应该是什么?



瞬态是电压或电流持续时间短的尖峰,可能以多种方式损坏电路。一些瞬变菫发生一次,并且其中一些可能是重复的。这些瞬变从几毫伏到几千伏不等,并且可以持续数百毫秒到纳秒。



1.3什么导致电路瞬态?



瞬态可能由内部或外部电路中的连接触发。例如,由于电感性负载切换或开关和连接器中的接触不良,可能会在内部产生瞬变。由于雷击或感应开关,它可以在外部生产。



1.4瞬态电压抑止器类型



金属氧化物压敏电阻,TVS二极管,齐纳二极管或旁路电容器是可用于瞬态电压抑止的几种TVS器件。



瞬态电压抑止器可根据服务分为夹持和撬棒两种类型。钳位装置将电压限制在固定水平。这样会消耗过电压事件的多余能量。钳位器件的一个例子是TVS二极管。



另一方面,撬棒设备一旦及活,将有效缩短受保护的线路,从而将多余的能量重定向到受保护的电路之外。如下图所示,当检测到触发电压(尖峰)时,撬棍装置会使电路短路,从而降低线电压,然后一段时间后,线电压会再次上升到稳定状态,以进行正常的电路操作因为撬棍装置会延迟电路。



瞬态电压抑止二极管



2.1 TVS二极管概述



瞬态电压抑止二极管((ESD保护二极管))是固态PN结二极管,专门设计用于消除过压对敏感半导体和电路的突然或瞬时影响。TVS二极管是钳位系统,因此,如果感应电压达到雪崩击穿电压,它会吸收过压事件的多余能量,然后在过压情况下自动复位。尽管标准二极管和齐纳二极管也确实可以用于过压/瞬态安全,但由于标准二极管和齐纳二极管是专为整流和电压控制而设计的,因此它们不如瞬态电压抑止器二极管坚固。



2.2 TVS二极管类型



可以将瞬态电压抑止器二极管分为两组。其中一个是单向的,另一个是双向的。



像其他所有雪崩二极管一样,单向瞬态电压抑止器二极管在正向方向上充当电路中的整流器,并且使该单向二极管承受非常高的峰值电流。下图显示了单向TVS二极管符号,它像一个齐纳二极管。



另一方面,彼此串联连接的两个彼此相对的雪崩二极管可以表示双向瞬态电压抑止二极管。这些二极管与要保护的系统或电路并联连接。与符号不同,这些二极管作为单个元件生产。双向TVS二极管符号如下图所示。



如何使用TVS二极管进行电路保护



3.1电路中的TVS二极管



TVS二极管与要保护的系统或电路并联。TVS系统经过专门设计,可以在特定的电压水平下击穿,并且在不承受损坏的情况下传导大量电流。



TVS二极管在正常电压条件下显示为开路,但存在低泄漏电流。当正常电压达到一定值时,TVS二极管结会雪崩,结果是安全电路将过电压重定向,并通过TVS二极管分流。当过压下降时,系统会自动复位。



此外,tvs二极管的VI特性曲线与齐纳二极管的相似TVS二极管经过专门设计,表征和测试,可抑止瞬态电压。相比之下,齐纳二极管的设计和规定是为了稳压。



3.2主要TVS二极管参数



市场上有许多为特定应用配备的TVS二极管类型。选择TVS二极管来保护外部接口时,您需要特别注意几个关键参数。数据表中的以下参数可帮助您找到合适的TVS二极管。



反向隔离电压(VR)



可以在不触发系统的情况下施加到保护器的最高电压是反向隔离电压。系统的VR应等于或大于安全电路的峰值工作电压。这是为了确保安全系统不会限制正常的电路操作或信号电压。



击穿电压(VBR)



二极管可以开始保护并传导电流的电压就是击穿电压。VBR通常定义为1mA。



钳位电压(VC)



钳位电压是在测试波形事件期间暴露于安全电路的最大电压。大多数数据手册中都给出了上升时间为8μS的1A或2A波形的钳位电压。



峰值脉冲电流(IPP)



安全系统可以承受的最大电流是峰值脉冲电流。



结论



TVS二极管通常用于低能量电路和系统中以用于转移/钳位,以及用于ESD安全的电路中。因为使用外部TVS二极管的一个优点是它们通常提供四级IEC ESD保护。在正常工作条件下,TVS二极管会对被保护电路产生高阻抗。理想情况下,该设备看起来是开路的,尽管存在少量泄漏电流。TVS二极管的应用可以在数据和信号线,微处理器和MOS的存储器,AC / DC的电源线以及电信设备中找到。

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来源:贤集网

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