TVS管如何抑制靜電放電(ESD)和瞬態(tài)電壓抑制(TVS)

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(fù)阻特性的過(guò)壓保護(hù)器件，類似于壓敏電阻器。它應(yīng)用于各種交流及直流電源電路中，用來(lái)抑制瞬間過(guò)電壓。當(dāng)被保護(hù)電路瞬間出現(xiàn)浪涌脈沖電壓時(shí)，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(duì)浪涌電壓進(jìn)行分流和箝位，從而保護(hù)電路中各元件不被瞬間浪涌脈沖電壓損壞。

響應(yīng)速度特別快(為ps級(jí));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。

TVS管有單向與雙向之分(單向的型號(hào)后面的字母為“A”，雙向的為“CA”)，單向TVS管的特性與穩(wěn)壓二極管相似，雙向TVS管的特性相當(dāng)于兩個(gè)穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)。其主要特性參數(shù)有：①反向斷態(tài)電壓(截止電壓)VRWM與反向漏電流IR：反向斷態(tài)電壓(截止電壓)VRWM表示TVS管不導(dǎo)通的最高電壓，在這個(gè)電壓下只有很小的反向漏電流IR。② 擊穿電壓VBR：TVS管通過(guò)規(guī)定的測(cè)試電流IT時(shí)的電壓，這是表示TVS管導(dǎo)通的標(biāo)志電壓(P4KE、P6KE、1.5KE系列型號(hào)中的數(shù)字就是擊穿電壓的標(biāo)稱值，其它系列的數(shù)字是反向斷態(tài)電壓值)。TVS管的擊穿電壓有±5%的誤差范圍(不帶“A”的為±10%)。③脈沖峰值電流IPP：TVS管允許通過(guò)的10/1000μs波的最大峰值電流(8/20μs波的峰值電流約為其5倍左右)，超過(guò)這個(gè)電流值就可能造成永久性損壞。在同一個(gè)系列中，擊穿電壓越高的管子允許通過(guò)的峰值電流越小。④最大箝位電壓VC：TVS管流過(guò)脈沖峰值電流IPP時(shí)兩端所呈現(xiàn)的電壓。⑤脈沖峰值功率Pm：脈沖峰值功率Pm是指10/1000μs波的脈沖峰值電流IPP與最大箝位電壓VC的乘積，即Pm=IPP*VC。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，以太網(wǎng)已經(jīng)成為了現(xiàn)代通信中不可或缺的一部分。然而，由于以太網(wǎng)端口容易受到雷擊、浪涌等外部干擾信號(hào)的影響，導(dǎo)致設(shè)備損壞或數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題，因此需要采取相應(yīng)的保護(hù)措施來(lái)保障設(shè)備的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的安全性。本文將介紹TVS管在以太網(wǎng)端口保護(hù)方案中的應(yīng)用。

一、TVS管簡(jiǎn)介

TVS管是一種半導(dǎo)體器件，主要用于抑制靜電放電(ESD)和瞬態(tài)電壓抑制(TVS)。當(dāng)外界電壓高于其額定值時(shí)，TVS管會(huì)迅速導(dǎo)通，將電流分流到地線上，從而保護(hù)電路不受損壞。TVS管具有響應(yīng)速度快、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此在電子電路中得到了廣泛的應(yīng)用。

二、TVS管在以太網(wǎng)端口保護(hù)方案中的應(yīng)用

1.雷擊保護(hù)

以太網(wǎng)端口容易受到雷擊的影響，因?yàn)槔纂姰a(chǎn)生的高能電流會(huì)通過(guò)網(wǎng)線傳輸?shù)皆O(shè)備上，導(dǎo)致設(shè)備損壞或數(shù)據(jù)丟失。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在以太網(wǎng)端口上安裝一個(gè)TVS管，用于吸收雷電產(chǎn)生的高能電流。當(dāng)雷電通過(guò)網(wǎng)線傳輸?shù)皆O(shè)備上時(shí)，TVS管會(huì)迅速導(dǎo)通，將電流分流到地線上，從而保護(hù)設(shè)備不受損壞。

2.浪涌保護(hù)

除了雷擊之外，以太網(wǎng)端口還容易受到其他浪涌信號(hào)的影響，例如電源波動(dòng)、電磁干擾等。這些浪涌信號(hào)會(huì)導(dǎo)致電壓升高或降低，從而損壞設(shè)備或影響數(shù)據(jù)的傳輸。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在以太網(wǎng)端口上安裝一個(gè)TVS管，用于抑制浪涌信號(hào)。當(dāng)浪涌信號(hào)通過(guò)網(wǎng)線傳輸?shù)皆O(shè)備上時(shí)，TVS管會(huì)迅速導(dǎo)通，將電流分流到地線上，從而保護(hù)設(shè)備不受損壞。

3.ESD保護(hù)

靜電放電(ESD)是電子設(shè)備中最常見(jiàn)的問(wèn)題之一。當(dāng)人體接觸到設(shè)備時(shí)，會(huì)產(chǎn)生靜電電荷，如果這些電荷無(wú)法釋放掉，就會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在以太網(wǎng)端口上安裝一個(gè)TVS管，用于抑制ESD信號(hào)。當(dāng)人體接觸到設(shè)備時(shí)，TVS管會(huì)迅速導(dǎo)通，將電流分流到地線上，從而保護(hù)設(shè)備不受損壞。

三、TVS管的選擇和應(yīng)用注意事項(xiàng)

在選擇TVS管時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)因素：

1.額定電壓：TVS管的額定電壓應(yīng)該大于被保護(hù)電路的最大工作電壓。 2.最大反向電壓：TVS管的最大反向電壓應(yīng)該大于被保護(hù)電路的最大反向電壓。 3.電容值：TVS管的電容值應(yīng)該盡可能小，以避免影響電路的正常工作。 4.響應(yīng)時(shí)間：TVS管的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)該盡可能快，以便及時(shí)抑制干擾信號(hào)。

在使用TVS管時(shí)，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.TVS管應(yīng)該安裝在被保護(hù)電路的最前端，以便及時(shí)抑制干擾信號(hào)。 2.TVS管的引腳應(yīng)該正確連接，以避免影響其正常工作。 3.TVS管的工作溫度范圍應(yīng)該與被保護(hù)電路的工作溫度范圍相匹配。 4.TVS管的使用壽命有限，需要定期檢查和維護(hù)。

四、結(jié)論

TVS管在以太網(wǎng)端口保護(hù)方案中的應(yīng)用非常廣泛，可以有效地抑制雷擊、浪涌、ESD等干擾信號(hào)，保護(hù)設(shè)備不受損壞。在選擇和應(yīng)用TVS管時(shí)，需要考慮其額定電壓、最大反向電壓、電容值和響應(yīng)時(shí)間等因素，并注意正確連接引腳、匹配工作溫度范圍和維護(hù)使用壽命等問(wèn)題。通過(guò)合理使用TVS管，可以提高以太網(wǎng)端口的穩(wěn)定性和可靠性，保障設(shè)備的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的安全性。