一文解析TVS管 与 稳压二极管的区别

稳压二极管(Zener Diod 齐纳二极管)

A.原理

它工作在电压反向击穿状态,当反向电压达到并超过稳定电压时,反向电流突然增大,而二极管两端电压恒定。

B.分类

从稳压高低分:低压稳压二极管(<40V);高压稳压二极管(>200V)

从材料分:N型;P型

C.主要参数

①稳定电压VZ:在规定的稳压管,反向工作电流IZ下,所对应的反向工作电压；

②稳定电流IE；

③动态电阻rZ ；

④最大耗散功率 PZM；

⑤最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流 IZmin；

⑥温度系数at,温度越高,稳压误差越大。

D.用途

①对漏极和源极进行钳位保护

硅稳压二极管稳压电路,它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的,由于反向特性陡直,较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。

瞬态抑制二极管简称TVS

 (Transient  Voltage  Suppressor) 

1.特点

在规定的反向应用条件下,当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时,其工作阻抗能立即降至很低的导通值,允许大电流通过,并将电压箝制到预定水平,从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。反映速度快(为pS级), 体积小，箝位电压低，可靠性高双向TVS适用于交流电路,单向TVS一般用于直流电路。

2.分类

按极性分为单极性和双极性两种。

3.符号: Symbol

4.二极管的特性图表

5.二极管的抑制瞬态电压的例图和单向保护图形

6.TVS 的主要参数

① VBR :Reverse Breakdown Voltage (反向崩溃电压即击穿电压)

定义: 当TVS 流过规定的1mA 电流（ IR ）时,测德TVS 两极间的电压VBR 是TVS 最小的雪崩电压。25℃时,在这个电压之前,TVS 是不导通的,  当瞬态电压超过VBR ,瞬态电压抑制二极管便产生崩溃把瞬态电压抑制在某个水平, 提供瞬态电流一个超低电阻通路,让瞬态电流透过瞬态电压抑 制二极管被引开, 避开被保 护元件。

② IR: Reverse Leakage Current (反向漏电电流)

当最大反向工作电压施加到TVS上时,TVS管有一个漏电流IR,一般都会有10-100μA的反向漏电电流。当TVS用于高阻抗电路时,这个漏电流是一个重要的参数。

③VRWM: 最大反向工作电压 (Reverse Stand-off Voltage:可承受的反向电压)是器件反向工作时，在规定的IR下，器件两端的电压值。此时二极管为不导通之状态，通常VRWM=（0.8~0.9）VBR。使用时,应使VRWM不低于被保护器件或线路的正常工作电压。

④ VC(max ):最大箝位电压(TVS diode Clamping Voltage :抑制电压)

在脉冲峰值电流Ipp 作用下,器件两端的最大电压值称为最大箝位电压。使用时,应使VC(max )不高于被保护器件的最大允许安全电压。最大箝位电压与击穿电压之比称为箝为系数。即:箝位系数=VC(max )/VBR一般箝位系数为1.3左右。

⑤ Cj:TVS diodeJunction Capacitance (瞬态二极管的电容值) 

TVS的电容由硅片的面积和偏置电压来决定,电容在零偏情况下,随偏置电压的增加,该电容值呈下降趋势。电容的大小会影响TVS器件的响应时间。瞬态电压抑制二极管的电容值越大对电路的干扰越大, 形成噪音越大或衰减  讯号强度越大, 对于数据/讯号频率越高的回路,电容值不大于10pF。

⑥ IPP:最大的峰值脉冲电流。

在反向工作时,在规定的脉冲条件下,器件允许通过的最大脉冲峰值电流。

⑦  PPR:反向脉冲峰值功率。

TVS的PPR取决于脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC,除此以外,还和脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关。

7.瞬态抑制二极管TVS的命名法则

8. 检测二极管的方法

用万用表R×1k挡测量管子的好坏：

①对单极型的TVS,按照测量平凡二极体的方法,可测出其正、反向电阻， 一般正向电阻为4k5左右,反向电阻为无限大 。

②对双向极型的TVS,任意调换红、黑表笔测量其两引脚间的电阻值均应为无限大,否则,申明管子机能不良或已经损坏。

9. TVS在电路应用中的典型例子

直流电中选用举例:

整机直流工作电压12V,最大允许安全电压25V（峰值）,浪涌源的阻抗50MΩ,其干扰波形为方波,TP=1MS,最大峰值电流50A。

交流电路应用举例：

直流线路采用单向瞬变电压抑制二极管,交流则必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压,这里产生的瞬变电压是随机的,有时还遇到雷击（雷电感应产生的瞬变电压）所以很难定量估算出瞬时脉冲功率PPR。但是对最大反向工作电压必须有正确的选取。一般原则是交流电压乘1.4倍来选取TVS管的最大反向工作电压。直流电压则按1.1～1.2倍来选取TVS管的最大反向工作电压VRWM。下图给出了一个微机电源采用TVS作线路保护的原理图。

1.在进线的220VAC处加TVS管抑制220V交流电网中尖峰干扰。

2.在变压器进线加上干扰滤波器,滤除小尖峰干扰。

3.在变压输出端VAC=20V处又加上TVS管,再一次抑制干扰。

4.到了直流10V输出时还加上TVS管抑制干扰。

编辑：黄飞