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如何使用TVS二极管来抑制瞬态电压

如何使用TVS二极管来抑制瞬态电压
如何使用TVS二极管来抑制瞬态电压

二极管是最基本的半导体器件,通常用于许多电子设计,如整流器,变流器,逆变器,保护电路,稳压器等。最常见的三种二极管是整流二极管(普通二极管),齐纳二极管肖特基二极管,我们已经学过了基本二极管及其工作原理.但是还有一种特殊的二极管叫做TVS二极管在电力电子设计电路中,对处理暂态尖波具有重要作用。在本文中,我们将进一步研究瞬态电压抑制以及为什么需要你的电路。

瞬时者是什么意思?

瞬变是短时间的电压或电流尖峰这会在很多方面损坏电路。有些瞬间只发生一次,有些则是重复的。这些瞬态电压范围从几毫伏到数千伏,持续时间从纳秒到数百毫秒。

短时间的电压尖峰

是什么导致了电路中的瞬变?

瞬变可能是由电路内部或外部连接引起的。例如,瞬态可以在内部生成电感负载切换或交换机和连接器接触故障。外部它可以生成due雷击或感应开关。

瞬态电压抑制器

瞬态电压抑制器或TVS保护装置用来保护你的电路免受电压或电流的突然峰值。保护电路不受过电压影响的主要方法是放置这些TVS器件与电路平行

瞬态电压抑制器的类型

有很多TVS设备类型即可用于瞬态电压抑制金属氧化物压敏电阻TVS二极管齐纳二极管或绕过电容器

根据工作原理,暂态电压抑制器可分为夹紧式和撬棍式两类。夹紧装置把电压限制在一个固定的水平。在此过程中,它们吸收过电压事件的多余能量。TVS二极管是箝位器件的一个例子。

瞬态电压抑制器

另一方面,撬棍设备一旦触发,基本上短路保护线路,重定向多余的能量从保护电路。正如你在下面的图表中看到的触发电压(峰值)当检测到撬棍装置使线路短路从而降低线路电压时,经过一段时间撬棍装置使线路电压再次上升到稳定状态,使线路正常运行。

触发电压

瞬态电压抑制二极管-TVS二极管

瞬态电压抑制二极管是一种固态PN结二极管,专门设计来消除突然或瞬间的电压过电压的影响在敏感半导体和电路上。瞬态电压抑制二极管是一种箝位装置,因此每当感应电压超过时雪崩击穿电压时,它吸收过电压事件的多余能量,然后自动进行过压状态后复位.虽然标准二极管和齐纳二极管也可以用于过电压/瞬态保护,但它们不如瞬态电压抑制二极管健壮,因为标准二极管和齐纳二极管是设计用于整流和电压调节的。

TVS二极管类型:

瞬态电压抑制二极管可分为两类。一个是单向的,另一个是双向的。

单向瞬态电压抑制二极管作为整流器工作在电路中前进的方向像任何其他雪崩二极管,这个单向二极管可以承受非常大的峰值电流。单向TVS二极管的符号如下图所示,它很像齐纳二极管。

单向TVS二极管符号
单向TVS二极管符号

另一方面,一个双向瞬态电压抑制二极管可以用两个相互对立的雪崩二极管相互串联的。这些二极管与要保护的器件或电路并联。与符号不同,这些二极管是作为单个组件制造的。双向TVS二极管的符号如下图所示。

双向TVS二极管符号
双向TVS二极管符号

如何使用TVS二极管

TVS二极管是并行连接被保护的设备或电路。TVS设备是专门设计在特定电压水平下击穿,并传导大量电流而不会持续损坏。

TVS二极管应用电路
TVS二极管应用电路

在正常电压条件下,TVS二极管显示为一个开路,但漏电流较小。当正常电压超过某一水平时,TVS二极管结发生雪崩,导致过电压从保护电路中转移通过TVS二极管分流。过电压消失后,设备自动复位。

vi特点

单向和双向TVS二极管的V-I特性如下图所示。这个特征图显示了电压和电流的关系。双向二极管在正、负方向上具有相同的特性曲线,所以无论它们以何种方式连接到电路中都没有关系。单向二极管在正方向上比在负方向上具有更高的开启电压。

单向和双向TVS二极管的V-I特性
单向和双向TVS二极管的V-I特性

TVS二极管参数:

市场上有许多类型的TVS二极管,它们都是为特定的应用而设计的。当你选择TVS二极管您可以在数据表中查找以下术语以适应您的设计。

反向隔离电压(VR):反向隔离电压是在不实际激活装置的情况下,保护器所能承受的最大电压。设备VR应等于或高于被保护电路的峰值工作电压。这是为了保证保护装置不夹住正常电路运行或信号电压。

击穿电压(VBR):击穿电压是二极管开始保护和传导电流的电压。通常,VBR为1mA。

钳位电压(VC):钳位电压是在测试波形事件期间被保护电路所暴露的最高电压。在大多数数据表上,钳位电压给出1A或2A波形,具有8µS上升时间。

峰值脉冲电流(I):峰值脉冲电流是保护装置所能承受的最大电流。

应用程序

通常用于TVS二极管低能量电路中的转向/夹紧和系统防静电保护在电路。暂态电压抑制二极管应用于数据和信号线、微处理器和MOS存储器、交流/直流电源线和通信设备。下面给出了一些示例电路:

TVS二极管的应用

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