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    瞬态电压抑制二极管(TVS)典型应用电路图分析
  • 瞬态电压抑制二极管(TVS)典型应用电路图分析
  •   发布日期: 2021-11-11  浏览次数: 4,270

     TVS(Transient Voltage Suppressor),中文名叫瞬态电压抑制二极管。在硬件电路上的作用就是,利用TVS反向击穿后的钳位特性来抑制瞬态过压并将瞬态过压削峰到它的钳位水平以保护其他器件的周全。

     TVS在电路接口应用时,TVS的阳极接被保护电路的负极,阴极接被保护电路的正极。正向过压过来,TVS反偏钳位保护;负向过压过来,TVS正偏泄流保护。TVS的正偏电压约等于标准硅半导体PN结的正偏压降0.7V。

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      图1.TVS典型应用电路图

    TVS在交流电路中的应用   

    下图所示是一个双向TVS在交流电路中的应用电路。应用TVS可以有效地抑制电网带来的过载脉冲,从而起到保护整流桥及负载中所有元器件的作用。图1中的TVS箝位电压应不大于电路的最大允许电压。

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    双向TVS在交流电路中的应用电路

    用TVS保护直流稳压电源   

    下图是一个直流稳压电源,在其稳压输出端加上TVS,可以保护使用该电源的仪器设备,同时还可以吸收电路中晶体管的集电极到发射极间的峰值电压,从而保护晶体管。建议在每个稳压源的输出端增加一个TVS管,这样可以大幅度地提高整机的可靠性。

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    TVS保护直流稳压电源

    用TVS保护晶体管电路   

    各种瞬变电压能使晶体管的EB结或CE结击穿而损坏,特别是晶体管集电极有感性(线圈、变压器、电动机)负载时,通常会产生高压反电势,因而可能使晶体管损坏。在实际应用中,建议采用TVS作为保护器件。图3所示为TVS保护晶体管的四种电路实例。

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    各种TVS保护晶体管电路

    总之TVS应用的三大特点

    1)将TVS二极管加在信号及电源线上,能防止微处理器或单片机因瞬间的脉冲,如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

    2)静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲,并能持续10ms;而一般的TTL器件,遇到超过30ms的10V脉冲时,便会导至损坏。利用TVS二极管,可有效吸收会造成器件损坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所引起的干扰(Crosstalk)。

    3)将TVS二极管放置在信号线及接地间,能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。

      TVS的结电容通常在几百到上千皮法,可用于直流接口、RS485等低频线路的防护,不适用于USB D+/D-等类似高频线路的防护。

      TVS在选型时关注以下几个参数:

      1.反向截止电压Vrwm≥线路的最高工作电压,以确认电路正常工作时TVS不会误动作;

      2.对照规格书中的Vc-Ip曲线,确认所需保护的Ip条件下的Vc值,需Vc≤被保护器件的耐压值。通常情况下,Vc稍大于器件的耐压值也能保护器件不被损坏,原因是器件的耐压属于稳态的耐压,而Vc属于ps~ns级别的瞬态电压,只要钳位后的能量不足以损坏被保护器件即可;

      3.单向还是双向:直流线路选单向、交流线路选双向。

      TV板卡中,像耳机接口、HDMI接口、USB接口、网口等信号接口,通常选用ESD保护器件。ESD可以理解为缩小版的TVS,专门用于静电类小能量的防护,兼具低压、低结电容、小体积等特点;像DVB-S/S2馈电部分DC-DC的保护则通常选用TVS,能承受大能量的冲击。


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