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                  穩壓二極管和TVS管知識點總結
                  來源: | 作者:yfwdiode | 發布時間: 2019-12-18 | 222 次瀏覽 | 分享到:
                  穩壓二極管和TVS管知識點總結
                  1、穩壓管和TVS管的工作原理
                  穩壓二極管(又叫齊納二極管),是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件,在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很小的數值,在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恒定。穩壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的,因為這種特性,穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。穩壓二極管可以串聯起來以便在較高的電壓上使用,通過串聯就可獲得更多的穩定電壓。
                      TVS(Transient Voltage Suppresser瞬態電壓抑制器)是普遍使用的一種新型高效電路保護器件,它具有極快的響應時間(亞納秒級)和相當高的浪涌吸收能力。當它的兩端經受瞬間的高能量沖擊時,TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變為低阻抗,以吸收一個瞬間大電流,從而把它的兩端電壓鉗制在一個預定的數值上,從而保護后面的電路元件不受瞬態高壓尖峰脈沖的沖擊。正因為如此,TVS可用于保護設備或電路免受靜電、電感性負載切換時產生的瞬變電壓,以及感應雷所產生的過電壓。
                  2、穩壓管和TVS管的異同
                  電子系統的應用當中,電壓及電流的瞬態干擾會經常造成電子設備的損壞,瞬態干擾的顯著特點是作用時間極短,但電壓幅度高、瞬態能量大,所以破壞性很大。為了防止這種破壞,TVS管得到了廣泛的應用,TVS(Transient Voltage Suppressor)是一種在穩壓管工藝基礎上發展起來的一高效能的電路保護器件,其電路符號和普通穩壓二極管相同,外形也與普通二極管無異,當TVS管兩端經受瞬間的高能量沖擊時,它能以極高的速度(最高達1*10-12秒)使其阻抗驟然降低,同時吸收一個大電流,將其兩端間的電壓箝位在一個預定的數值上,從而確保后面的電路元件免受瞬態高能量的沖擊而損壞。我們在一些精密電子設備中經??梢钥吹絋VS二極管作為ESD防護的主要手段之一。
                  作為二者的共同點,它們都可以用來穩壓,并且都工作在反向截止狀態下,其正向特性與普通二極管相同,反向特性為典型的PN結雪崩器件。但是TVS管齊納擊穿電流更小,大于10V的穩壓只有1mA,相對來說齊納二極管擊穿電流要大不少,但是齊納二極管穩壓精度可以做的比較高。而且TVS管強調的是瞬態響應,所以其時間參數就很重要了,也就是說穩壓二極管的響應時間通常要比TVS管的慢。同時TVS管的功率較大,而穩壓管的功率較小。
                  其次,從概念上理解,TVS管主要是防止瞬間大電壓的影響,最終可以達到穩壓的目的,這與穩壓管的作用是有區別的。
                  3、穩壓管和TVS管的應用
                  (1) 浪涌保護電路:穩壓管在準確的電壓下擊穿,這就使得它可作為限制或保護元件電壓來使用,因為各種電壓的穩壓二極管都可以得到,故對于這種應用特別適宜。
                  (2) 電視機里的過壓保護電路:EC是電視機主供電壓,當EC電壓過高時,D1導通,三極管BG導通,其集電極電位將由原來的高電平(5V)變為低電平,通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態。 
                  (3) 電弧抑制電路:在電感線圈、繼電器上并聯接入一只合適的穩壓二極管(也可接入一只普通二極管,原理一樣)的話,當線圈在導通狀態切斷時,由于其電磁能釋放所產生的高壓會被二極管所吸收,所以當開關斷開時,開關的電弧也就被消除了。這個應用電路在工業上用得比較多,如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。
                   4、TVS管的選型及需考慮的因素
                  TVS器件按極性可分為單極性和雙極性兩種;按用途可分為通用型和專用型;按封裝和內部結構可分為軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列、貼片式和大功率模塊等。軸向引線的產品峰值功率可達400 W、500 W、600W、1500W和5 000W。其中大功率的產品主要用在電源饋線上,低功率產品主要用在高密度安裝場合。對于高密度安裝的場合,也可以選擇雙列直插和表面貼裝等封裝形式。
                  在選用TVS時,應考慮以下幾個主要因素:
                  (1) 若TVS有可能承受來自兩個方向的尖峰脈沖電壓(浪涌電壓)沖擊時,應當選用雙極性的,否則可選用單極性。
                  (2) 所選用TVS的VC值應低于被保護元件的最高電壓。VC是二極管在截止狀態的電壓,也就是在ESD沖擊狀態時通過TVS的電壓,它不能大于被保護回路的可承受極限電壓,否則器件面臨被損壞的危險。
                  (3) TVS在正常工作狀態下不要處于擊穿狀態,最好處于VR以下,應綜合考慮VR和VC兩方面的要求來選擇適當的TVS。
                  (4) 如果知道比較準確的浪涌電流IPP,則可利用VC*IPP來確定功率;如果無法確定IPP的大致范圍,則選用功率大些的TVS為好。PM是TVS能承受的最大峰值脈沖功率耗散值。在給定的最大箝位電壓下,功耗PM越大,其浪涌電流的承受能力越大;在給定的功耗PM下,箝位電壓VC越低,其浪涌電流的承受能力越大。另外,峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續時間和環境溫度有關。
                  (5) TVS所能承受的瞬態脈沖是不重復的,器件規定的脈沖重復頻率(持續時間與間歇時間之比)為0.01%。如果電路內出現重復性脈沖,應考慮脈沖功率的累積,不然有可能損壞TVS。
                  (6) 對于小電流負載的保護,可有意識地在線路中增加限流電阻,只要限流電阻的阻值適當,一般不會影響線路的正常工作,但限流電阻對干擾所產生的電流卻會大大減小。但此時可以選用峰值功率較小的TVS管來對小電流負載線路進行保護。


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