TVS保护的原理、使用注意事项

一、TVS保护的原理

其原理像稳压二极管，都是利用反向击穿稳定电压，但TVS管的响应速度要快于稳压管。当TVS管的受到反向瞬态高能量冲击时，它能以极高的速度（亚纳秒级）将两级间的阻抗变为低阻抗，从而具有很好的浪涌功率吸收能力，同时也能使两级之间的电压钳位在一个预定值，有效的保护电路后端元器件。

TVS与被保护电路并联

二、TVS参数的解读

如下是一个5V TVS管的SPEC参数，光看SPEC参数我们可能比较难理解。

TVS电气参数

结合如下的TVS工作特性曲线，我们来了解这些参数。

TVS工作特性曲线

Vrwm： 指的是最大反向工作电压，也指关断电压。在最大的反向电流IR下，测试出的电压, 一般Vrwm是(0.8~0.9)*Vbr。关断电压需要大于等于电路正常工作电压，但是不能大太多，和Vbr也有关系，大太多，可能导致TVS不起作用。需要做到电路正常工作时，TVS不触发，在浪涌来时TVS才工作。

举个例子，TVS用来保护VOUT后端负载，VOUT的电压为3V，那么Vrwm的电压就需要大于或者等于3V，如果Vrwm是2V，那么电路正常工作状态下，TVS就可能已经触发工作，导致耗流增大或者电路故障。如果Vrwm是20V，那么Vbr可能就是25V，那么TVS从3V到25V雪崩效应中间有很大一片空白，所以说Vrwm稍等于电路正常工作电压，但是也不能大太多。

另外说一句，TVS的关断电压是越低越难做（制作工艺）。

Ir@Vrwm： 最大反向漏电流。

Vbr@It： 指的是通过规定的测试电流It时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压，即从此点开始TVS进入雪崩击穿。

Max Ipp： 最大反向峰值脉冲电流。

Vc@Max Ipp： 指在特定的Ipp电流时，浪涌经过TVS钳位住的电压。最大的钳位电压Vc要小于大于电路中最大的工作电压。

举个例子，TVS用来保护VOUT及后端负载，VOUT的后端负载有芯片A和芯片B，芯片A的最大工作电压是3V，芯片B的最大工作电压是4V，那么我们选择TVS的Vc就要小于3V，如果Vc是3.5V，这个芯片A有可能会损坏。

TVS的钳位电压选择2.8V，芯片A和B就不会损坏。一般芯片会有另一个参数Absolute Maximum Rating，叫绝对最大值，芯片在绝对最大值下，可能承受几个微秒时间。极限条件下，TVS的钳位电压可以适当提高到芯片的绝对最大值，因为够低的钳位电压或者关断电压的TVS，意味着更难的工艺和更高的价格。

Ppk(8*20us)： 指的是TVS器件上瞬间通过的最大功率值，等于钳位电压Vc和峰值脉冲电流Ipp的乘积，反映了TVS器件的浪涌抑制能力，额定的最大脉冲功率，必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。

C： 指的是极间电容，如果TVS用在高速信号上，需要选择小的电容，高速信号，如USB，一般C选择小于1pF的，电源或者低速信号，一般几十pF左右。

10/1000us和8/20us为两种不同的浪涌测试波形，两种波形能量不一样。8/20us脉冲指的是8us达到100%Ipp，20us达到50%Ipp。

浪涌能量波形

三、TVS使用方法和注意事项

1.TVS和被保护电路是并联关系；

2.TVS需要靠近保护接口；

3.TVS需要良好接地，TVS的地PAD多打地孔；

4.根据电路的传输速率选择合适的极间电容；

5.TVS的Vrwm和功率需要选择合适的参数；

6.交流电路选择双向TVS，直流电路选择单向TVS，多路保护选择TVS阵列。（单向的低容值比双向的难做一些）