你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

硅瞬變吸收二極管

發(fā)布時間:2012-10-31 責任編輯:Lynnjiao

【導讀】硅瞬變吸收二極管的工作有點象普通的穩(wěn)壓管,是箝位型的干擾吸收器件;其應(yīng)用是與被保護設(shè)備并聯(lián)使用。 硅瞬變電壓吸收二極管具有極快的響應(yīng)時間(亞納秒級)和相當高的浪涌吸收能力,及極多的電壓檔次??捎糜诒Wo設(shè)備或電路免受靜電、電感性負載切換時產(chǎn)生的瞬變電壓,以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。

硅瞬變吸收二極管
 
TVS管有單方向(單個二極管)和雙方向(兩個背對背連接的二極管)兩種,它們的主要參數(shù)是擊穿電壓、漏電流和電容。使用中TVS管的擊穿電壓要比被保護電路工作電壓高10%左右,以防止因線路工作電壓接近TVS擊穿電壓,使TVS漏電流影響電路正常工作;也避免因環(huán)境溫度變化導致TVS管擊穿電壓落入線路正常工作電壓的范圍。

TVS管有多種封裝形式,如軸向引線產(chǎn)品可用在電源饋線上;雙列直插的和表面貼裝的適合于在印刷板上作為邏輯電路、I/O總線及數(shù)據(jù)總線的保護。

TVS的特性

TVS的電路符號和普通的穩(wěn)壓管相同。其正向特性與普通二極管相同,反向特性為典型的PN結(jié)雪崩器件。在浪涌電壓的作用下,TVS兩極間的電壓由額定反向關(guān)斷電壓VWM上升到擊穿電壓VBR,而被擊穿。隨著擊穿電流的出現(xiàn),流過TVS的電流將達到峰值脈沖電流IPP,同時在其兩端的電壓被箝位到預(yù)定的最大箝位電壓VC以下。其后,隨著脈沖電流按指數(shù)衰減,TVS兩極間的電壓也不斷下降,最后恢復到初態(tài),這就是TVS抑制可能出現(xiàn)的浪涌脈沖功率,保護電子元器件的過程。當TVS兩極受到反向高能量沖擊時,它能以10~12s級的速度,將其兩極間的阻抗由高變低,吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率,使兩極間的電位箝位于預(yù)定值,有效地保護電子設(shè)備中的元器件免受浪涌脈沖的損害。TVS具有響應(yīng)時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓容易控制、體積小等優(yōu)點,目前已廣泛應(yīng)用于家用電器、電子儀表、通訊設(shè)備、電源、計算機系統(tǒng)等各個領(lǐng)域。

TVS的主要參數(shù)

最大反向漏電流ID和額定反向關(guān)斷電壓VWM。VWM是TVS最大連續(xù)工作的直流或脈沖電壓,當這個反向電壓加于TVS的兩極間時它處于反向關(guān)斷狀態(tài),流過它的電流應(yīng)小于或等于其最大反向漏電流ID。最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR。VBR是TVS最小的擊穿電壓。在25℃時,低于這個電壓TVS是不會發(fā)生雪崩的。當TVS流過規(guī)定的1mA電流(IR)時,加于TVS兩極的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度,可把VBR分為5%和10%兩種。對于5%的VBR來說,VWM=0.85VBR;對于10%的VBR來說,VWM=0.81VBR。

最大箝位電壓VC和最大峰值脈沖電流IPP。當持續(xù)時間為20mS的脈沖峰值電流IPP流過TVS時,在其兩端出現(xiàn)的最大峰值電壓為VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC與VBR之比稱為箝位因子,一般在1.2~1.4之間。

電容量C。電容量C是由TVS雪崩結(jié)截面決定的,是在特定的1MHz頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比,C太大將使信號衰減。因此,C是數(shù)據(jù)接口電路選用TVS的重要參數(shù)。

最大峰值脈沖功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脈沖功率耗散值。在給定的最大箝位電壓下,功耗PM越大,其浪涌電流的承受能力越大;在給定的功耗PM下,箝位電壓VC越低,其浪涌電流的承受能力越大。另外,峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續(xù)時間和環(huán)境溫度有關(guān)。而且,TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復的,器件規(guī)定的脈沖重復頻率(持續(xù)時間與間歇時間之比)為0.01%。如果電路內(nèi)出現(xiàn)重復性脈沖,應(yīng)考慮脈沖功率的累積,有可能損壞TVS。

箝位時間TC。TC是從零到最小擊穿電壓VBR的時間。對單極性TVS小于1×10-12s;對雙極性TVS小于10×10-12s。

TVS的分類

TVS器件按極性可分為單極性和雙極性兩種;按用途可分為通用型和專用型;按封裝和內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為:軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列、貼片式和大功率模塊等。軸向引線的產(chǎn)品峰值功率可以達到400W、500W、600W、1500W和5000W。其中大功率的產(chǎn)品主要用在電源饋線上,低功率產(chǎn)品主要用在高密度安裝的場合。對于高密度安裝的場合還可以選擇雙列直插和表面貼裝的封裝形式。

TVS的選用

確定被保護電路的最大直流或連續(xù)工作電壓,電路的額定標準電壓和最大可承受電壓。

TVS的額定反向關(guān)斷電壓VWM應(yīng)大于或等于被保護電路的最大工作電壓。若選用的VWM太低,器件可能進入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作。

TVS的最大反向箝位電壓VC應(yīng)小于被保護電路的損壞電壓。

在規(guī)定的脈沖持續(xù)時間內(nèi),TVS的最大峰值脈沖功率PM必須大于被保護電路可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后,其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流。一般TVS的最大峰值脈沖功率是以10/1000ms的非重復脈沖給出的,而實際的脈沖寬度是由脈沖源決定的,當脈沖寬度不同時其峰值功率也不同。如某600WTVS,對1000ms脈寬最大吸收功率為600W,但是對50ms脈寬吸收功率就可達到2100W,而對10ms的脈寬最大吸收功率就只有200W了。而且吸收功率還和脈沖波形有關(guān):如果是半個正弦波形式的脈沖,吸收功率就要減到75%,若是方波形式的脈沖,吸收功率就要減到66%。

平均穩(wěn)態(tài)功率的匹配對于需要承受有規(guī)律的、短暫的脈沖群沖擊的TVS,如應(yīng)用在繼電器、功率開關(guān)或電機控制等場合,有必要引入平均穩(wěn)態(tài)功率的概念。舉例說明,在一功率開關(guān)電路中會產(chǎn)生120Hz,寬度為4ms,峰值電流為25A的脈沖群。選用的TVS可以將單個脈沖的電壓箝位到11.2V。此中平均穩(wěn)態(tài)功率的計算為:脈沖時間間隔等于頻率的倒數(shù)1/120=0.0083s,峰值吸收功率是箝位電壓與脈沖電流的乘積11.2V×25A=280W,平均功率則為峰值功率與脈沖寬度對脈沖間隔比值的乘積,即 280×(0.000004S/0.0083S)=0.134W。也就是說,選用的TVS平均穩(wěn)態(tài)功率必須大于0.134W。

對于數(shù)據(jù)接口電路的保護,還必須注意選取具有合適電容C的TVS器件。

根據(jù)用途選用TVS的極性及封裝結(jié)構(gòu)。交流電路選用雙極性TVS較為合理;多線保護選用TVS陣列更為有利。

溫度考慮瞬態(tài)電壓抑制器可以在-55℃~+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度下工作,由于其反向漏電流ID是隨溫度增加而增大;功耗隨TVS結(jié)溫增加而下降,從+25℃到+175℃,大約線性下降50%;擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的系數(shù)增加。因此,必須查閱有關(guān)產(chǎn)品資料,考慮溫度變化對其特性的影響。
 

要采購開關(guān)么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉