TVS二极管选型【EMC】

news2025/1/6 18:02:21

TVS器件并联在电路中，当电路正常工作时，他处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作，当线路处于异常过压并达到其击穿电压时，他迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供一个低阻抗导通路径，同时将异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护的IC或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。

TVS二极管有单向和双向之分，单向二极管用在直流供电电路，双向TVS二极管用在交变电压电路中。

假设你有一个3.3V的电路，最大工作电压为3.6V，可能会遇到的浪涌电压为12V，电路对浪涌电流的承受能力为100A。你可以选择最大工作电压为5V，钳位电压在8V左右，能量吸收能力至少为100W，浪涌电流能力至少为100A的TVS二极管。

TVS关键参数：

1. 反向截止电压 (Working Voltage)

TVS二极管的反向截止电压就是最大工作的电压。最大工作电压应该大于电路的正常工作电压，以避免在正常工作时发生误动作。通常建议TVS二极管的工作电压为系统工作电压的1.2到1.5倍。

2. 钳位电压 (Clamping Voltage)

钳位电压是当浪涌电压到达时，TVS二极管所能提供的最大电压。它应该尽量低，以确保能够在浪涌电压发生时及时抑制过高电压。一般来说，钳位电压越低，保护效果越好，但如果选择的钳位电压过低，可能会影响电路的正常运行。因此，钳位电压应略高于电路的最大工作电压。

3. 反向泄漏电流 (Reverse Leakage Current)

反向泄漏电流是当TVS二极管处于正常工作电压下时，流过二极管的微小电流。选择时应确保反向泄漏电流尽可能小，以避免对电路造成不必要的负担。

4. 能量吸收能力 (Energy Absorption)

能量吸收能力决定了TVS二极管能够承受的瞬态浪涌的能量大小。浪涌电压的持续时间较短，因此TVS二极管需要能够吸收较大能量以避免被击穿。选择时，需要考虑可能出现的浪涌能量，并确保TVS二极管的能量吸收能力足够大。

5. 反向击穿电压 (Breakdown Voltage)

反向击穿电压是TVS二极管开始工作并限制浪涌电压的电压。这个电压应略高于电路的最大工作电压，以确保正常工作时不会产生过多的电流。反向击穿电压是比钳位电压低的。

6. 浪涌电流能力 (Surge Current Rating)

浪涌电流能力是指TVS二极管能够承受的浪涌电流的峰值值。选型时要确保浪涌电流峰值不会超过TVS二极管的额定值。

7. 封装形式 (Package Type)

TVS二极管有不同的封装形式，包括SMD（表面贴装）和Through-hole（插脚型），选择时应根据电路板的设计和空间需求来选定合适的封装。

8. 响应时间 (Response Time)

响应时间是指TVS二极管从接收到过电压信号到开始抑制电压的时间。一般来说，TVS二极管的响应时间应在纳秒级，以保证对瞬态电压的快速响应。

9. 电路类型

单端保护：常用于单端信号线的保护，通常使用单向TVS二极管。差分信号保护：常用于差分信号线（如USB、HDMI等）的保护，通常使用双向TVS二极管。

TVS二极管的结电容（Capacitance） 是一个重要的参数，它表示在TVS二极管正常工作（即未触发）时，二极管内部结的电容值。结电容的大小会影响到信号的传输质量，特别是在高频或高速应用中，可能会对信号的完整性产生不利影响。因此，在选择TVS二极管时，结电容是需要特别关注的参数，特别是在涉及数据通信、射频、视频信号等应用中。