钳位二极管保护电路图 TVS钳位二极管保护原理详解

一、什么是钳位二极管

钳位二极管其实就是TVS 管，也就是瞬态抑制二极管的简称（Transient Voltage Suppressor）。它是在稳压二极管的基础上发展而来的，是一种二极管形式的新型高效能保护器件，也就是限压型的过压保护器件。

TVS通常采用二极管式的轴向引线封装结构，也有贴片的，TVS的核心单元是芯片，芯片有单极型和双极型两种结构，单极型TVS有一个PN结，双极型TVS有两个PN结。单极性只对一个方向的浪涌电压冲击起保护作用，双极性。

瞬态二极管对相反的极性浪涌电压冲击都起保护作用，相当于两只稳压管反向串联。这种管突出的特点就是具有击穿电压低、响应时间为几十ps数量级、漏电流小、瞬态功率大、无噪声等特点，因此在信号系统内得到广泛的应用及认可。

下面来先了解一下两个二极管反向串联时候是怎工作的，如下图D1和D2两个二极管反向串联在一起，这属于钳位保护电路，也有利用这种钳位来取过零信号，在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下；工作时候一次只能有一个二极管导通，而另一个处于截止状态，那么它的正反向压降就会被钳制在二极管正向导通压降0.5-0.7（假如导通压降是此）以下，从而起到保护电路的目的。

二、钳位二极管保护原理

如下图是TVS管的电压---电流特性。在浪涌电压的作用下，TVS管两极之间电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR 时被击穿，出现了击穿电流,，于是流过 TVS 管的电流将达到峰值脉冲电流 IPP ,其两端的电压也被钳位于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 管两极的电压也不断下降，最后恢复到初态 ，这就是 TVS 管抑制浪涌电流脉冲功率，保护电子器件的原理。

三、钳位二极管保护线路

保护电路在很多方面都有应用，例如在电机通断电路应用、电源过压冲击应用、通讯电路防静电保护、各种负载冲击电路等。如下图是其中的四种。

1、线路冲击保护电路

这是应用比较多的，一般是在直流的场合，只需要加单向的就可以了，有些还加双向的。

2、因负载通断引起冲击的保护电路

由于很多负载都不是纯阻性的，在关断过程当中都会有一个反向电动势等尖峰电压，很容易损坏负载以及电路元器件。

3、继电器、接触器等保护电路应用

在继电器有时候也可以反向并联一个快恢复二极管。

4、电源过压冲击应用

四、钳位二极管选用

在使用TVS二极管时需要选择合适的管子，要不然达不到既经济又能保护电路的效果，在实际当中一般都要注意以下三点：

1、单向还是双向

由于双向TVS可以在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平。如果电路有可能承受来自两个方向的浪涌电压冲击时， 应当选用双向TVS。值得注意的是：双向TVS一般适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。

2、最大峰值脉冲功耗

TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。由于在实际应用过程中，浪涌有可能重复地出现，因此在规定的间隔时间内，重复施加脉冲能量的累积不至于超过TVS器件的脉冲能量额定值。

3、最大反向工作电压

最大反向工作电压的选取也是一个比较重要参数，一般原则是以交流电压的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管的最高反向工作电压。

审核编辑：汤梓红