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瞬态禁止二极管的特色和使用

日期:2019-10-08 07:01 来源: 二极管

  瞬态抑制二极管的特点和应用_环境科学/食品科学_工程科技_专业资料。瞬态抑制二极管的特点和应用

  自恢复保险丝 瞬态抑制二极管 TVS 的特点与应用 一、什么是瞬态抑制二极管 瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor)简称TVS,是一种二极 管形式的高 效能保护器件。当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它 能以10的负12次 方秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的 浪涌功率,使 两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元 器件,免受各种浪 涌脉冲的损坏。 硅瞬变吸收二极管的工作有点像普通的稳压管,是箝位型的干扰吸收器件;其应用 是与被保护设备并联使用。 硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相 当高的浪涌吸收能力,及极多的电压档次。可用于保护设备或电路免受静电、电感性负 载切换时产生的瞬变电压,以及感应雷所产生的过电压。 TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种,它们的主 要参数是击穿电压、漏电流和电容。使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压 高10%左右, 以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压, 使TVS漏电流影响电路正常工作; 也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。 TVS管有多种封装形式,如轴向引线产品可用在电源馈线上;双列直插的和表面贴 装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。 二、TVS的特性 TVS的电路符号和普通的稳压管相同。其正向特性与普通二极管相同,反向特性为 典型的PN结雪崩器件。 在浪涌电压的作用下,TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压 VBR,而被击穿。随着击穿电流的出现,流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP,同时 在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。 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抑制可能出现的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的过程。 自恢复保险丝 当TVS两极受到反向高能量冲击时,它能以10~12s级的速度,将其两极间的阻抗由 高变低,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电位箝位于预定值,有效地保护电子 设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。 TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控 制、体积小等优点,目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、通讯设备、电源、计算机 系统等各个领域。 三、TVS的主要参数 *最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。 VWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲 电压,当这个反向电压加于TVS的两极间时它处于反向关断状态,流过它的电流应小于 或等于其最大反向漏电流ID。 *最小击穿电压VBR和击穿电流IR。VBR是TVS最小的击穿电压。在25℃时,低于这个 电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时,加于TVS两极的电压为其 最小击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度,可把VBR分为5%和10%两种。对 于5%的VBR来说,VWM=0.85VBR;对于10%的VBR来说,VWM=0.81VBR。 *最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP 流过TVS时,在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。 VC与VBR之比称为箝位因子,一般在1.2~1.4之间。 *电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的,是在特定的1MHz频率下测得的。C 的大小与TVS的电流承受能力成正比,C太大将使信号衰减。因此,C是数据接口电路选 用TVS的重要参数。 *最大峰值脉冲功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大 箝位电压下,功耗PM越大,其浪涌电流的承受能力越大;在给定的功耗PM下,箝位电压 VC越低,其浪涌电流的承受能力越大。另外,峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和 环境温度有关。 而且,TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的,器件规定的脉冲重复频率(持续时间与 间歇时间之比)为0.01%。如果电路内出现重复性脉冲,应考虑脉冲功率的累积,有可 能损坏TVS。 自恢复保险丝 箝位时间TC。TC是从零到最小击穿电压VBR的时间。对单极性TVS小于1×10-12s; 对双极性TVS小于10×10-12s。 四、TVS的分类 TVS器件按极性可分为单极性和双极性两种;按用途可分为通用型和专用型;按封 装和内部结构可分为:轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等。 轴向引线的产品峰值功率可以达到400W、500W、600W、1500W和5000W。其中大功率的产 品主要用在电源馈线上,低功率产品主要用在高密度安装的场合。对于高密度安装的场 合还可以选择双列直插和表面贴装的封装形式。 五、TVS的选用 *确定被保护电路的最大直流或连续工作电压,电路的额定标准电压和最大可承受 电压。 *TVS的额定反向关断电压VWM应 六、压敏电阻和TVS 如果电机是AC24V的, 在电机方向线K压敏电阻; 如果电机是AC220V, 则加471K压敏电阻。意义重要是消除电机换相产生的尖峰高压。 压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量,但不能承受毫安级以上的持续电流,在用 作过压保护时必须考虑到这一点。压敏电阻的选用,一般选择标称压敏电压V1mA和通流 容量两个参数。 1、所谓压敏电压,即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值,大多数情 况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值,其产品的压敏电压范围可以从10 -9000V不等。可根据具体需要正确选用。 自恢复保险丝 一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC,式中,Vp为电路额定电压的峰值。VAC为额定交流电压的 有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的,它关系到保护效果与使用寿命。 如一台用电器的额定电源电压为220V,则压敏电阻电压值V1mA=1.5Vp=1.5×1.414 ×220V=476V,V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V,因此压敏电阻的击穿电压可选在470- 480V之间。 2、所谓通流容量,即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下,对于规定的 冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言,压敏电压的变化不超过± 10%时的最大脉 冲电流值。为了延长器件的使用寿命,ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册 中给出的产品最大通流量。 然而从保护效果出发,要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下,实际发生的 通流量是很难精确计算的,则选用2-20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用 要求时,可将几只单个的压敏电阻并联使用,并联后的压敏电不变,其通流量为各单只 压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同,否则易引起分流不均匀而 损坏压敏电阻。 3, 标称电压选取 一般地说,压敏电阻器常常与被保护器件或装置并联使用,在正常情况下,压敏电 阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压,即使在电源波动情况最坏时,也不应高于 额定值中选择的最大连续工作电压, 该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选 用值。对于过压保护方面的应用,压敏电压值应大于实际电路的电压值,一般应使用下 式进行选择: VmA=av/bc 式中:a为电路电压波动系数,一般取1.2;v为电路直流工作电压(交 流时为有效值);b为压敏电压误差,一般取0.85;c为元件的老化系数,一般取0.9; 这样计算得到的VmA实际数值是直流工作电压的1.5倍,在交流状态下还要考虑峰 值,因此计算结果应扩大1.414倍。另外,选用时还必须注意: (1) 必须保证在电压波动最大时,连续工作电压也不会超过最大允许值,否则将缩 短压敏电阻的使用寿命; 自恢复保险丝 在电源线与大地间使用压敏电阻时, 有时由于接地不良而使线与地之间电压上 升,所以通常采用比线与线间使用场合更高标称电压的压敏电阻器。 压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量

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