瞬态电压抑制器的工作原理及使用方法

摘要：介绍了瞬态电压抑制器的工作原理、特性参数以及使用方法。举例说明了在开关电源浪涌消除上的应用。
关键词：浪涌瞬态电压抑制器开关电源 　

消除噪声干扰、防止浪涌损害一直是电子设备设计者头痛的一件事。瞬态电压抑制器（TVS：transientvoltagesuppressor)可以方便地解决这些问题。

当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10－12s级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电位箝位于预定值，有效地保护电子设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、通讯设备、电源、计算机系统等各个领域。

1TVS的特性和主要参数

图1TVS电压－电流特性

11TVS的特性

TVS的电路符号和普通的稳压管相同。其电压—电流特性曲线如图1所示。

其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。图2是TVS的电流—时间和电压—时间曲线。在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。

12TVS的主要参数

（1）最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM

VWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加于TVS的两极间时它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。

（2）最小击穿电压VBR和击穿电流IR

VBR是TVS最小的击穿电压。在25℃时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流（IR）时，加于TVS两极的电压为其最小击

图2TVS电压（电流）时间特性

穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把VBR分为5％和10％两种。对于5％的VBR来说，VWM=0.85VBR；对于10％的VBR来说，VWM=0.81VBR。

（3）最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP

当持续时间为20μs的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2～1.4之间。

（4）电容量C

电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。

（5）最大峰值脉冲功耗PM

PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为001％。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS。