详解TVS管性能与选型，带你了解不一样的TVS管

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TVS瞬态电压抑制器。当两极受到反向瞬态高能量冲击时，能以 10 的负 12 次方秒量级的速度，将两极间的高阻抗变为低阻抗，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件。在浪涌电压作用下，TVS 两极间的电压由额定反向关断电压 VWM 上升到击穿电压 VBR，而被击穿，随着击穿电流的出现，流过 TVS 的电流将达到峰值脉冲电流 IPP，同时在其两端的电压被钳位到预定的最大钳位电压 VC 以下，其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS 两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态；TVS 管有单向与双向之分，单向 TVS 管的特性与稳压二极管相似，双向 TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。

一、其主要特性参数

1、反向截止电压 VRWM 与反向漏电流 IR：反向截止电压 VRWM 表示 TVS 管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流 IR。

2、击穿电压 VBR：TVS 管通过规定的测试电流时的电压，这是表示 TVS 管导通的标志电压。

3、脉冲峰值电流 IPP：TVS 管允许通过的 10/1000μs 波的最大峰值电流（8/20μs 波的峰值电流约为其 5 倍左右），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小，一般是几 A～几十 A。

4、最大箝位电压 VC：TVS 管流过脉冲峰值电流 IPP 时两端所呈现的电压。

5、脉冲峰值功率 Pm： 脉冲峰值功率 Pm 是指 10/1000μs 波的脉冲峰值电流 IPP 与最大箝位电压 VC 的乘积，即 Pm=IPP*VC；在给定的最大钳位电压下， 功耗 PM 越大，其浪涌电流承受能力越大，在给定的功耗 PM 下，钳位电压越 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：典型的脉冲波形持续时间为 1ms，当施加到二极管上的脉冲波形持续时间小于 TP，则随着 TP 的减小脉冲峰值功率增加；TVS 所能承受的瞬态脉冲式不重复的，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积可能损坏 TVS。

6、稳态功率 P0：TVS 管也可以作稳压二极管用，这时要使用稳态功。

7、极间电容 Cj：与压敏电阻一样，TVS 管的极间电容 Cj 也较大，且单向的比双向的大，功率越大的电容也越大，极间电容会影响 TVS 的响应时间。

8、峰值电流波形：A、正弦半波 B、矩形波 C 、标准波（指数波形） D、三角波 TVS 峰值电流的试验波形采用标准波（指数波形），由 TR/TP 决定。 峰值电流上升时间 TR: 电流从 0.1IPP 开始达到 0.9 IPP 的时间。 半峰值电流时间 TP：电流从零开始通过最大峰值后，下降到 0.5IPP 值的时间。 下面列出典型试验波形的 TR/TP 值： EMP 波：10ns /1000ns 闪电波：8μs /20μs 标准波：10μs /1000μs

二、优点及缺点

优点：响应速度快（为 ns 级）、瞬态功率大、漏电流低；其 10/1000μs 波脉冲功率从 400W～30KW，脉冲峰值电流从 0、52A～544A；击穿电压有从 6、8V～550V 的系列值，便于各种不同电压的电路使用。

缺点：耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差； 稳压二极管：反应较慢；一般用于电压精度要求高的地方（一般较小），防浪涌，击穿电压精准，各压值档都有；齐纳击穿； 压敏电阻：与稳压二极管相似，但不可恢复。

三、选型依据及注意事项：

1、TVS 的最大反向钳位电压 VC 应小于被保护电路的损坏电压；

2、TVS 的额定反向关断电压 VWM 要大于或等于被保护电路的最大工作电压， 若选用的 VWM 太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作；

3、交流电压只能用双向 TVS；

4、在规定的脉冲持续时间内，TVS 的最大峰值脉冲功率 PM 必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率，在确定了最大钳位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流；

5、结电容是影响 TVS 在高速线路中使用的关键因素，在这种情况下，一般用一个 TVS 管和一个快恢复二极管以背对背的方式连接，由于快恢复二极管有较小的结电容，因而二者串联的等小电容也较小，可以满足高频使用的要求；

6、需要考虑降额使用的应用； 应用场合：功率开关电路；整流二极管（与之同向）；电源变压器；防直流电源反接或电源通断时产生的瞬时脉冲；抑制电机，断电器线圈，螺线管等感性负载产生的瞬时脉冲电压；控制系统的输入输出端。

使用注意事项：

1、对瞬变电压的吸收功率峰值与瞬变电压脉冲宽度间的关系，手册给的只是特 定脉宽下的吸收功率峰值，实际线路中的脉冲宽度则变化莫测，事前要有估计，对宽脉冲应降额使用；

2、对小电流负载的保护，可有意识地在电路中增加限流电阻，只要限流电阻的 阻值合适，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，这就有可能选用峰值功率较小的 TVS 管来对小电流负载电路进行保护；

3、对重复出现的瞬变电压的抑制，要注意 TVS 管的稳态平均功率是否在安全范围之内；

4、环境温度升高时要降额使用，TVS 管的引线长短，它与被保护线路的相对距离。

四、应用举例

直流电路中选用举例： 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。 选择：

1、先从工作电压 12V 选取最大反向工作电压 VRWM 为 13V，则击穿电压为 V（BR）=VRWM/0.85=15.3V；

2、从击穿电压值选取最大箝位电压 VC（MAX）=1.30×V(BR)=19.89V，取 VC=20V；

3、再从箝位电压 VC 和最在峰值电流 IP 计算出方波脉冲峰值功率： PPR=VC×IP=20×50=1000W

4、计算折合为 TP=1MS 指数波的峰值功率，折合系数 K1=1.4， PPR=1000W÷1.4=715W 交流电路选用举例： 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。

有扩大电流输出晶体管的直流稳压电源，在其稳压输出端加上瞬变电压抑制二极管，可以保护使用该电源的仪器设备，同时还可图中是一个直流稳压电源，并有扩大电流输出的晶体管，在其稳压输出端加上瞬；

变电压抑制二极管，可以保护使用该电源的仪器设备，同时还可以吸收电路中的集电极到发射极间的峰值电压，保护晶体管，建议在每个稳压电源输出端加一个TVS 管，可以大幅度提高整机应用的可靠性；

还有用 TVS 保护晶体管，集成电路，可控硅，功率 MOS 管（在栅源之间加上 瞬变电压抑制二极管，可防止栅极击穿），继电器等； 继电器的触点往往用大电流去开关电动机等大电流电感负载，而电感在开关时有很高的反电势，而且有较大的能量，往往把触点烧坏或击穿产生电弧等，必须对触点采取保护，抑制电弧的产生，以保护继电器。但是这种电弧产生的浪涌电流很大，过去采用电容或者用电容串联电阻、二极管、二极管串联电阻等抑制方案，现在采用瞬变电压抑制二极管方案效果更好。

审核编辑 黄昊宇