瞬态电压抑制二极管是一种高效的电路保护器件,主要用于防止电子设备受到电压浪涌的损害。其工作原理是在反向应用条件下,当受到高能量的大脉冲时,TVS二极管的工作阻抗会立即降至极低的导通值,允许大电流通过,并将电压钳制在预定水平。TVS二极管的响应时间非常快,通常在10-12毫秒内,这使得它能够迅速有效地保护电子线路中的精密元器件。
TVS二极管的主要特点包括:
高效能:TVS二极管能够吸收高达数千瓦的浪涌功率,保护电子设备免受高电压损害。
双向保护:双向TVS二极管可以在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率,适用于交流电路。单向TVS二极管则通常用于直流电路。
响应速度快:TVS二极管的响应时间可以达到皮秒级,是限压型浪涌保护器件中最快的。
耐受能力强:TVS二极管的耐受能力用瓦特(W)表示,用于描述其能承受的最大功率。
应用范围广:TVS二极管可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等多种场合,是一种理想的保护器件。
失效模式:TVS二极管的失效模式主要是短路,但在通过的过电流过大时,也可能造成TVS二极管管被炸裂而开路。
TVS二极管的主要应用领域包括计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表等。在选择TVS二极管时,需要考虑其击穿电压、最大反向脉冲峰值电流、最大钳位电压、结电容、响应时间等参数。正确的TVS二极管选择对于保护电路至关重要,需要确保其额定瞬态脉冲功率大于被保护器件或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。
选择瞬态电压抑制二极管时,需要考虑以下几个关键因素:
确定保护需求:首先,明确被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限。这些信息有助于选择合适的TVS二极管。
TVS二极管额定反向关断电压:TVS二极管的额定反向关断电压(VWM)应大于或等于被保护电路的最大工作电压。如果VWM选择过低,可能会导致TVS二极管进入雪崩状态或因反向漏电流过大而影响电路的正常工作。
最大钳位电压:TVS二极管的最大钳位电压(VC)应小于被保护电路的损坏电压,以确保在浪涌情况下,电压不会超过电路的耐受极限。
峰值脉冲功耗:在规定的脉冲持续时间内,TVS二极管的最大峰值脉冲功耗(PM)必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。选择时,需确保PM足够大,以承受可能出现的瞬态浪涌。
数据接口电路的保护:对于数据接口电路,选择具有合适电容(C)的TVS二极管器件非常重要,因为电容会影响信号的传输。
TVS二极管的极性和封装结构:根据应用场合选择单向或双向TVS二极管,以及合适的封装结构。例如,交流电路通常选择双极性TVS二极管,而多线保护则可能需要TVS二极管阵列。
温度影响:考虑TVS二极管在特定温度范围内的性能。例如,瞬态电压抑制器可以在-55℃至+150℃之间工作,但温度变化会影响其反向漏电流和功耗。
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