瞬态抑制二极管工作原理及选型应用

发布 2019-06-27 01:08:35 阅读 9884

socay (sylvia)

1、产品简述。

瞬态电压抑制器(transientvoltagesuppressor)简称tvs管,tvs管的电气特性是由p-n结面积、掺杂浓度及晶片阻质决定的。其耐突波电流的能力与其p-n结面积成正比。tvs广泛应用于半导体及敏感器件的保护,通常用于二级电源和信号电路的保护,以及防静电等。

其特点为反应速度快(为ps级),体积小,脉冲功率较大,箝位电压低等。其10/1000μs波脉冲功率从400w~30kw,脉冲峰值电流从0.52a~544a;击穿电压有从6.

8v~550v的系列值,便于各种不同电压的电路使用。

2、工作原理。

器件并联于电路中,当电路正常工作时,它处于截止状态(高阻态),不影响线路正常工作,当电路出现异常过压并达到其击穿电压时,它迅速由高阻态变为低阻态,给瞬间电流提供低阻抗导通路径,同时把异常高压箝制在一个安全水平之内,从而保护被保护ic或线路;当异常过压消失,其恢复至高阻态,电路正常工作。

3、特性曲线。

4、主要特性参数。

反向断态电压(截止电压)vrwm与反向漏电流ir:反向断态电压(截止电压)vrwm表示tvs管不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的反向漏电流ir。

击穿电压vbr:tvs管通过规定的测试电流it时的电压,这是表示tvs管导通的标志电压(p4sma、p6smb、1.5smc、p4ke、p6ke、1.

5ke系列型号中的数字就是击穿电压的标称值,其它系列的数字是反向断态电压值)。tvs管的击穿电压有±5%的误差范围(不带“a”的为±10%)。

脉冲峰值电流ipp:tvs管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流(8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右),超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中,击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。

最大箝位电压vc:tvs管流过脉冲峰值电流ipp时两端所呈现的电压。

脉冲峰值功率pm:脉冲峰值功率pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流ipp与最大箝位电压vc的乘积,即pm=ipp*vc。

5、命名规则。

6、封装及分类。

贴片型:do-214ac/sma:smaj(400w)p4sma(400w)

do-214aa/smb:smbj(600w)p6smb(600w)

do-214ab/smc:smcj(1.5kw)smdj(3kw)1.5smc(1.5kw)5.0smdj(5kw)

引线型:do-201al/do-41:p4ke(400w)

do-204ac/do-15:p6ke(600w)sa(500w)sac(500w,50pf,±10%)

do-201ae:1.5ke(1.5kw)lce(1.5kw,100pf)

p600:3kp(3kw)5kp(5kw)15kpa(kw)20kpa(20kw)30kpa(30kw)

它的封装形式有贴片型与轴向引线型两大类。

备注:红色字体的系列表示其命名中后面的数值表示击穿电压,其他系列表示的是截止电压。

蓝色字体是tvs管的两个低电容系列,括号内表示其瞬态功率及电容值,其中sac系列中的±10%表示其截止电压的精度,其他系列的都为±5%。

7、 产品特点。

优点:响应速度特别快(为ps级)

击穿电压有从6.8v~550v的系列。

钳制电压比较准确。

缺点:结电容比较大(十几pf~几百nf)

通流量小(0.52~544a)

8、选型与应用。

tvs管使用时,一般并联在被保护电路上。为了限制流过tvs管的电流不超过管子允许通过的峰值电流ipp,应**路上串联限流元件,如电阻、自恢复保险丝、电感等。

击穿电压vbr的选择:tvs管的击穿电压应根据线路最高工作电压um按公式:vbrmin≥1.

2 um 或vrwm ≥1.1 um 选择。交流:

um=1.414uac,如,对于220v的交流电,其um=1.414*220=311(v);直流:

um=udc

使用指导:脉冲峰值电流ipp和最大箝位电压vc的选择:当tvs管单独使用时,要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择ipp合适的型号。

当tvs管作为第二级保护时,一般用500w~600w的就可以了。要注意的是,此时的最大箝位电压vc应不大于被保护设备所能耐受的最大浪涌电压(安全电压)。

用于信号传输电路保护时,一定要注意所传输信号的频率或传输速率。信号频率(传输速率)≥10mhz(mb/s)时,cj应≤60pf;信号频率(传输速率)≥100mhz(mb/s)时,cj应≤20pf。当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的管子。

当低电容系列仍满足不了要求时,就应把tvs管接到快速恢复二极管组成的桥路中,以降低总的等效电容,提高传输信号频率。如下图所示的电路,最高传输频率可达20mhz以上。

tvs1对整个电路(包括变压器)进行保护。

tvs2对其后的电路(除变压器外的整个电路)提供高度的保护。由于变压器的物理性质有如一个大的串联电阻,当受到浪涌冲击时,断路的机会很少。

tvs3对负载提供全面的保护。在此采用的是成本较低的单极tvs二极管。若电路中只采用tvs3,电桥因没有tvs的保护,电桥应采用较高电压及电流比值的器件,以防止损坏。