概述瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS(Transient Voltage Suppressor)，是一種具有雙向穩(wěn)壓特性和雙向負阻特性的過壓保護器件，類似于壓敏電阻器。它應用于各種交流及直流電源電路中，用來抑制瞬間過電壓。當被保護電路瞬間出現(xiàn)浪涌脈沖電壓時，雙向擊穿二極管能迅速齊納擊穿，由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，對浪涌電壓進行分流和箝位，從而保護電路中各元件不被瞬間浪涌脈沖電壓損壞。
響應速度特別快(為ps級);耐浪涌沖擊能力較放電管和壓敏電阻差，其10/1000μs波脈沖功率從 400W～30KW，脈沖峰值電流從0.52A～544A;擊穿電壓有從6.8V～550V的系列值，便于各種不同電壓的電路使用。它的封裝形式有軸向引線型與貼片型兩大類。貼片型有：SMAJ(400W)、SMBJ(600W)、SMCJ(1.5kW)、SMDJ(3kW)系列，軸向引線型有：P4KE (400W)、SA(500W)、P6KE(600W)、1.5KE(1.5kW)、3KP(3kW)、5KP(5kW)、15KPA(15kW)、 20KPA(20kW)、30KPA(30kW)系列和低電容的SAC(500W，50 pF)、LCE(1.5kW，100pF)系列。此外，還有BZW04(400W)系列玻璃鈍化結(jié)TVS管。
在使用TVS二極管防esd靜電時，因為TVS二極管的參數(shù)對電路有一定的影響所以選擇的時候應該注意參數(shù)要求，消費電子和便攜消費電子設備，電腦中的視頻線路、USB接口等容易受到ESD的影響。
由于電路中的很多元件不能夠提供有效的esd靜電保護。TVS二極管正是為解決靜電問題的，它用于吸收esd能量并且保護系統(tǒng)免遭esd損害。因為tvs在電路板上的布局很重要，所以TVS布局前的導線應盡可能的減到最短，因為快速脈沖可能產(chǎn)生導致TVS保護能力下降的額外電壓。
常見的視頻線路保護，視頻輸出端口一般有DVI和D-TERMINAL等等。視頻數(shù)據(jù)線需要具備高數(shù)據(jù)傳輸效率，有些數(shù)據(jù)傳輸率要在1G以上。所以TVS二極管低電容的和TVS二極管串聯(lián)，使整條線路的結(jié)電容降到最低標準，以此來達到高效傳輸。比如ASIMESD5D003TA結(jié)電容非常低，完全適用于所有高速通訊線路的保護。
用于不同端口和線路選擇TVS二極管時，要避免使器件工作在其設計參數(shù)極限附近，還應根據(jù)被保護回路的特征及可能承受esd沖擊的特征選用反應速度快、敏感度足夠高的器件，這可以最大的發(fā)揮保護器件作用，另外可以考慮選用帶有其它保護功能的器件也。
選用TVS的步驟
1)確定待保護電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。如果是交流電，應計算出最大值，即有效值的1.414倍。
2)TVS的反向變位電壓即工作電壓(VRWM)----選擇TVS的VRWM等于或大于上述步驟1所規(guī)定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不計,如果步驟1所規(guī)定的電壓高于TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作。
3)最大峰值脈沖功率：確定電路的干擾脈沖情況,根據(jù)干擾脈沖的波形、脈沖持續(xù)時間,確定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈沖功率。
4)所選TVS的最大箝位電壓(VC)應低于被保護電路所允許的最大承受電壓，建議Vbr≥1.2*工作電壓。
5)單極性還是雙極性----雙向TVS用于交流電或來自正負雙向脈沖的場合。TVS有時也用于減少電容。如果電路只有正向電平信號，那么單向TVS就足夠了。TVS操作方式如下：正向浪涌時,TVS處于反向雪崩擊穿狀態(tài);反向浪涌時，TVS類似正向偏置二極管一樣導通并吸收浪涌能量。在低電容電路里情況就不是這樣了。應選用雙向TVS以保護電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。
6)如果知道比較準確的浪涌電流IPP，那么可以利用VC來確定其功率。如果無法確定功率的概范圍，一般來說，選擇功率大一些比較好。
TVS管的應用
1)TVS管與ESD保護管
TVS瞬態(tài)電壓抑制，電子器件遭受直接或者是間接的雷擊，靜電放電等因素導致的浪涌，電壓從幾伏到幾千伏不等。ESD靜電放電保護就是對器件靜電的防護。
TVS二極管和ESD二極管相比較，兩者的原理一樣，但是根據(jù)功率和封裝來分就不一樣。ESD主要是用來防靜電，防靜電要求電容值低，一般是在1pF～3.5pF之間最好，但是TVS就做不到這點，因為TVS的電容值比較高。
它們的應用場合也不同，TVS一般用于初級和次級的保護，而ESD主要用于板級的保護，選擇TVS時一般看器件的封裝還有功率。ESD器件一般看中ESD防護等級和ICE6100-4-2的水平。
2)靜電放電防護
防止過壓損壞的最佳保護措施是用非線性電路進行限壓或鉗位，最常用的是專門的二極管(比如TVS管)，當它們在前向偏置或處于齊納擊穿區(qū)時具有很低的阻抗。引入限壓器可以快速引起某些別的事件，因為通過電容放電會有大的浪涌電流經(jīng)過限壓器。
雖然消除了高瞬態(tài)電壓，但代之以幾個安培的浪涌電流可能會導致系統(tǒng)中出現(xiàn)其它問題。具體取決于隨后路徑的總阻抗，浪涌電流可以達到幾個安培。在為芯片設計I/O單元時，經(jīng)常看到4A～16A的浪涌電流進入器件。處理如此巨大的瞬態(tài)浪涌電流已經(jīng)成為ESD設計中的大問題。限制電壓還算比較容易，但形成的電流可能使系統(tǒng)中其它地方的電路和地發(fā)生逆轉(zhuǎn)。
被限壓器強制導入地的電流將在系統(tǒng)的那個節(jié)點中產(chǎn)生感應性振鈴現(xiàn)象。電源通常沿著地線傳播，并且是電源去耦電容的函數(shù)，因此系統(tǒng)核心仍能正常工作。不過連到電路板上的控制線可能出現(xiàn)混亂，因為它們是相對板外的地而建立的。結(jié)果可能在某個位置發(fā)生ESD事件，并致使電路板上的某個輸入端看起來出現(xiàn)故障。瞬態(tài)抑制二極管(Transient Voltage Suppression Diode，簡稱TVS)是一種用于抑制瞬態(tài)電壓波動的保護器件。它主要用于保護電路不受過電壓、過電流等瞬態(tài)事件的影響。
TVS的工作原理基于搭建一個快速響應的通路，以吸收和調(diào)節(jié)過電壓的能量。它由一個PN結(jié)構(gòu)組成，通常使用硅材料制造。TVS具有較高的擊穿電壓和響應速度，可在納秒級別內(nèi)響應瞬態(tài)電壓。
在正常工作情況下，TVS處于高阻態(tài)，僅有很小的泄漏電流。當電路中出現(xiàn)過電壓時，TVS會迅速變?yōu)榈妥钁B(tài)，形成一個通路，將過電壓波形上的能量引導到地或其他合適的地方，以保護其他電路設備免受損壞。
TVS的擊穿電壓一般設定在需保護的電路設備可承受的最大電壓范圍之內(nèi)。當輸入電壓超過這個擊穿電壓時，TVS會快速響應并開始導通，將電壓限制在設定的范圍內(nèi)。這樣可以有效地保護電路設備不受過大的電壓沖擊。
推薦使用一個限流電阻®與TVS并聯(lián)連接?。這個限流電阻的作用是限制流經(jīng)TVS的電流，以確保TVS的額定工作電流范圍內(nèi)。
當輸入電壓過大時，TVS會快速變?yōu)榈妥钁B(tài)，將過電壓波形的能量引導到地，保護電路或設備。同時，限流電阻可限制過大的電流流經(jīng)TVS，確保TVS的工作穩(wěn)定性。
總之，TVS通過將過電壓波形的能量引導到地或其他合適的地方，起到抑制或限制電壓的作用，保護電路設備免受過電壓的損害。它是一種常用的電子元件，廣泛應用于各種電路保護和浪涌抑制方面。
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