TVS二极管的特点
可用于便携式设备的ESD保护器件有很多,例如设计人员可用分立器件搭建保护回路,但由于便携设备对于空间的限定以及避免回路自感,这种方法已逐渐被更加集成化的器件所替代。多层金属氧化物器件、陶瓷电容还有二极管都可以有效地进行防护,它们的特性及表现各有不同,TVS二极管在此类应用中的特表现为其赢得了越来越大的市场。
TVS二极管显着的特点一是反应迅速,使瞬时脉冲在没有对线路或器件造成损伤之前就被有效地遏制,二是截止电压比较低,更适用于电池供电的低电压回路环境。另外对TVS二极管设计的改进使其具有更低的漏电流和结电容,因而在处理高速率传导回路的静电冲击时有更理想的性能表现。
选用
在选用TVS时,应考虑以下几个主要因素:
(1)若TVS有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时,应当选用双极性的,否则可选用单极性。
(2)所选用TVS的Vc值应低于被保护元件的高电压。Vc是二极管在截止状态的电压,也就是在ESD冲击状态时通过TVS的电压,它不能大于被保护回路的可承受极限电压,否则器件面临被损坏的危险。
(3)TVS在正常工作状态下不要处于击穿状态,好处于VR以下,应综合考虑VR和VC两方面的要求来选择适当的TVS。
(4)如果知道比较准确的浪涌电流IPP,则可利用VCIpp来确定功率;如果无法确定IPP的大致范围,则选用功率大些的TVS为好。PM是TVS能承受的大峰值脉冲功率耗散值。在给定的大箝位电压下,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。
(5)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,不然有可能损坏TVS。
(6)对于小电流负载的保护,可有意识地在线路中增加限流电阻,只要限流电阻的阻值适当,一般不会影响线路的正常工作,但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小。但这样可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行保护。
(7)电容量C是由TVS雪崩结截面决定的,这是在特定的1 MHz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。对于数据/信号频率越高的回路,二极管的电容对电路的干扰越大,形成噪声或衰减信号强度也大,因此,需要根据回路的特性来决定所选器件的电容范围。高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS,电容不大于3 pF),而对电容要求不高的回路,电容的容量选择可40pF。
(8)为了满足IEC61000-4-2国际标准,TVS二极管达到可以处理小8 KV(MB,接触)和15 kV(BM,空气)的ESD冲击,有的半导体生产厂商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。而对于某些有特殊要求的便携设备应用,设计者可以按需要挑选器件。
单双向
区分TVS二极管的单双向
直流保护一般选用单向TVS管,交流保护一般选用双向TVS管,多路保护选用TVS阵列器件,大功率保护选用TVS保护模块。但是相比其他的电路保护器件直接的选型应用,TVS二极管在测试前还是先区分其单双向。虽然终的作用是一样的,但是单双向TVS二极管的适用范围还是有差别的,双向TVS管适用于交流电路,单向TVS管一般用于直流电路。
可以直接用万用表测
<1>测量二极管的档位,单向一边通,双向两边都有电压;
<2>测直流,双向对称,单向只有反向是雪崩击穿特性,一般1mA下测。
所有TVS管放大后会有根阴极线,它是用来区分二极管的正负极的,与单双向无关。
单/双向使用上的不同点
1.单向用在直流。双向用在交流;单向tvs管保护器件仅能对正脉冲或者负脉冲进行防护,而双向tvs管保护器件一端接要保护的线路,一端接地,无论来自反向还是来自正向的ESD脉冲均被释放,更有效地保护了IC。
2.单向TVS管的正向特性与普通稳压二极管相同,反向击穿拐点处近似“直角”的硬击穿为典型的PN结雪崩。当有瞬时过压脉冲时,器件的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值,并保持在这一水平上;双向TVS管的V-I特性曲线如同两只单向TVS“背靠背”组合,其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性,正反两面击穿电压的对称关系为0.9≤VBR(正)/VBR (反) ≤1.1。一旦加在它两端的干扰电压超过箝位电压Vc就会立刻被抑制掉。
3.极间电容Cj
单向的比双向的大,以LRC的为例,单向的电容C有65PF,双向的只有15PF;
4.USB数据线上全部用的双向;
5.电流曲线不同。单方向的TVS管的电路符号与普通的稳压管相同,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。双向二极管正反向都是典型的PN结雪崩器件。
双向TVS管可以当成单向来用么?
从市场上看TVS管双向的应用范围更广,从产品单价上看基本没有差别,关键参数电容C越低越好,这就导致电子市场和小型工厂普遍采用双向的TVS管。但通过以上的分析比对,单向和双向有诸多的不同,很多地方可以用双向替双向,但具体用哪种主要的还是看工程的电路设计,有些只能用单向的TVS。