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TVS二极管数据手册解读

        

目录

TVS的基本参数

1.反向截止电压(reverse standoff voltage)   VRWM

2.结电容(reverse standoff voltage)   VRWM

3.反向漏电流(reverse leakage current)   IRM

4.击穿电压(breakdown voltage)   VBR

 5、电容匹配(ΔCd/Cd)

6、箝位电压(clamping voltage)VCL

7、差分电阻(differential resistance)rdif

8、脉冲峰值功率(peak pulse power)PPP

9、脉冲峰值电流(peak pulse current)IPP

10、结温

11、静电放电电压(electrostatic discharge voltage) VESD

特性曲线:


TVS管关键参数及应用中的核心考量因素在过电压防护元件中,瞬态抑制二极管作为一种主流选择,其参数直接关联保护效果与应用可靠性。本文以安世的双向TVS二极管PESD1CAN为例解读TVS的基本参数。

        在此之前先介绍一下两种测试条件:8/20μs、10/1000μs。

参数

8/20μs 波形

10/1000μs 波形

波头时间

电流从10%→90%峰值需 8μs

电流从10%→90%峰值需 10μs

波尾时间

电流从峰值→50%需 20μs

电流从峰值→50%需 1000μs

能量强度

中等能量(短时高频)

高能量(长时低频)

标准依据

IEC 61000-4-5、GB/T 17626.5

IEC 62305(雷击防护)

        10/1000μs波形的能量远大于8/20μs(因持续时间长)。

TVS的基本参数

1.反向截止电压(reverse standoff voltage)   VRWM

        TVS二极管在正常工作时可长期承受的最大反向电压(不导通状态)。当电压超过V_R时,TVS开始进入雪崩击穿区,发挥钳位作用。

        该二极管的反向承受电压为24V

        没有人会用TVS做正向导通,因此反向工作电压的值就是指该点的常态电压最大值。

2.结电容(reverse standoff voltage)   VRWM

        防护器件都有分布电容,它会对高频信号产生影响,所以要关注这个指标!TVS的电容值越大对电路的影响越大,比如衰减信号很大;对于数据/信号频率越高的电路,电容值要越小,比如USB2.0,最大速率为480Mbit/S,电容不能超过3pF,千兆以太网要求电容不能超过1pF,一般TVS结电容在pF级别,低结电容的TVS二极管其原理是通过TVS管串联普通二极管,串联后其防护电路的电容将会有大幅度降低。TVS管结电容处于GDT和MOV之间,高速电路使用要注意。

        双向TVS是背靠背的,相当于两个结电容并联,所以双向TVS比单向的结电容要小。

        功率越大,结电容也就越大

3.反向漏电流(reverse leakage current)   IRM

        反向漏电流(IRM)是TVS二极管(瞬态电压抑制二极管)在 反向截止状态(未触发时) 流过的微小电流,是评估器件静态功耗和信号隔离能力的关键参数。通常为纳安(nA)或微安(μA)级。高温下IRM会显著增大.

        反向漏电流会影响的问题:漏电流导致待机功耗升高。干扰微弱信号测量(如影响ADC精度)。

        双向TVS的漏电流是单向两倍。

4.击穿电压(breakdown voltage)   VBR

        击穿电压(VBR)是TVS二极管(瞬态电压抑制二极管)的核心参数,标志着其从 高阻态 转变为 低阻态 的临界点,决定了器件的触发保护阈值。

        也就是说超过此值的浪涌电压会被短路。

        单向TVS:VBR为正向击穿电压(如15V)。

        双向TVS:VBR为绝对值(如±15V)。

 5、电容匹配(ΔCd/Cd)

        同一封装内多个二极管的电容一致性,通常表示为 相对偏差百分比。电容失配会导致 差分信号畸变,引入共模噪声。

6、箝位电压(clamping voltage)VCL

       与前面的VBR不太一样,VBR是TVS开始雪崩击穿时的电压,超过此值TVS的电流激增。而VCL是指TVS两端能够达到的峰值,也就是说该电压不能超过被保护电路的电压。

        IPP为1A是,VCL为40V。若被保护电路的耐压值为30V,则该TVS不能很好的保护电路。

7差分电阻(differential resistance)rdif

       差分电阻(differential resistance) 是二极管或TVS器件在小信号分析中的动态阻抗参数,通常在指定测试电流(如IR=1mA)下测量。

        二极管在特定工作点(电流IR)下,电压微小变化与电流微小变化的比值: ${r_d} = {\left. {​{​{dV} \over {dI}}} \right|_{I = IR}}$

   反映器件对微小信号波动的阻抗特性:

        高rd(如300Ω)可能对高频小信号(如射频检波)产生衰减。

        低rd(如10Ω)适合大电流整流或快速开关。

        rd影响钳位响应速度,通常希望 rd越小越好(快速泄放浪涌)。

8脉冲峰值功率(peak pulse power)PPP

        脉冲峰值功率(PPP)是TVS二极管(瞬态电压抑制二极管)在瞬态浪涌事件中能安全吸收的最大能量,直接决定器件的浪涌防护能力。

        TVS在指定脉冲波形(如8/20μs或10/1000μs)下,可重复承受的 瞬时功率最大值

测试条件:

测试波形:8/20μs(常用)、10/1000μs(高能量)。

脉冲次数:通常标称PPP对应1000次冲击后的性能。

9、脉冲峰值电流(peak pulse current)IPP

        脉冲峰值电流(IPP)是TVS二极管、压敏电阻(MOV)等瞬态抑制器件在浪涌事件中能够安全承受的最大瞬时电流值,直接决定器件的浪涌防护能力。

        TVS二极管在指定测试波形(如8/20μs)下,可重复承受的 最大瞬时电流峰值,且不损坏或性能劣化。反映器件对瞬态大电流的耐受能力。

10、结温

        这部分和其他元件计算方法一样,不在赘述

11、静电放电电压(electrostatic discharge voltage) VESD

        衡量电子器件(如TVS二极管、集成电路)抵抗静电放电(ESD)事件能力的核心参数,直接决定器件在静电环境下的可靠性。

        器件能承受而不损坏的 静电放电最高电压值,通常基于人体模型(HBM)、机器模型(MM)或充电器件模型(CDM)测试。

IEC 61000-4-2(最常用):模拟人体放电,分4个等级(Level 1~4)。

Level 1   ±2kV      低灵敏度环境(如工业控制)

Level 2   ±4kV      普通消费电子

Level 3   ±6kV      车载电子、便携设备

Level 4   ±8kV      高可靠性系统(医疗、航天)

特性曲线:

后续在分析

http://www.xdnf.cn/news/16941.html

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