中心議題：

• TVS器件的特性及主要參數
• 選用TVS的注意事項
• TVS在電路設計中的典型應用

解決方案：

• 最大峰值脈衝功耗PM必須大於電路中出現的最大瞬態浪湧功率
• 以交流電壓的1.4倍來選取TVS管的最大反向工作電壓

TVS器件的特性及主要參數

1.1TVS的器件特性

在規定的反向應用條件下，TVS對受保護的線路呈高阻抗狀態。當瞬間電壓超過其擊穿電壓時
，TVS就會提供一個低阻抗的路徑，並通過大電流方式使流向被保護元器件的瞬間電流分流到TVS二極管
，同時將受保護元器件兩端的電壓限製在TVS的箝製電壓。當過壓條件消失後，TVS又恢複到高阻抗狀態。與陶瓷電容相比
，TVS可以承受15kV的電壓，但陶瓷電容對高壓的承受能力比較弱。5kV的衝擊就會造成約10％陶瓷電容失效，而到10kV時

，其損壞率將高達到60％。

1.2TVS器件的主要參數

(1)最小擊穿電壓VBR

當TVS流過規定的電流時
，TVS兩端的電壓稱為最小擊穿電壓，在此區域
，TVS呈低阻抗的通路。在25℃時，低於這個電壓，TVS是不會發生雪崩擊穿的。

(2)額定反向關斷電壓VWM

VWM是TVS在zai正zheng常chang狀zhuang態tai時shi可ke承cheng受shou的de電dian壓ya，此ci電dian壓ya應ying大da於yu或huo等deng於yu被bei保bao護hu電dian路lu的de正zheng常chang工gong作zuo電dian壓ya。但dan它ta又you需xu要yao盡jin量liang與yu被bei保bao護hu電dian路lu的de正zheng常chang工gong作zuo電dian壓ya接jie近jin，這zhe樣yang才cai不bu會hui在zaiTVS工作以前使整個電路麵對過壓威脅。按TVS的VBR與標準值的離散度，可把VBR分為5％和10％兩種，對於5％的VBR來說，VWM=0.85VBR腿
；而對於10％的VBR來說
，VWM=0.81VBR。

(3)最大峰值脈衝電流IPP

IPP是TVS在反向狀態工作時，在規定的脈衝條件下，器件允許通過的最大脈衝峰值電流。

(4)箝位電壓Vc

當脈衝峰值電流Ipp流過TVS時
，其兩端出現的最大電壓值稱為箝位電壓Vc。Vc和Ipp反映了TVS的浪湧抑製能力。通常把Vc與VBR之比稱為箝位因子(係數)，其值一般在1.2～1.4之間。實際使用時，應使Vc不大於被保護電路的最大允許安全電壓
，否則被保護器件將麵臨被損壞的可能。

(5)最大峰值脈衝功耗PM

PM通常是最大峰值脈衝電流Ipp與箝位電壓Vc的乘積，也就是最大峰值脈衝功耗。它是TVS能承受的最大峰值脈衝功耗值。在給定的最大鉗位電壓下，功耗PM越大，其浪湧電流的承受能力越大。另外
，峰值脈衝功耗還與脈衝波形、脈衝持續時間和環境溫度有關。而且

，TVS所能承受的瞬態脈衝是不可重複施加的。

(6)電容量C

TVS的電容是由其矽片的截麵積和偏置電壓來決定的，它是在1MHz特定頻率下測得的。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，電容C是數據接口電路選用TVS的重要參數。

(7)漏電流IR

IR是最大反向工作電壓施加到TVS上時，TVS管的漏電流。當TVS用於高阻抗電路時
，這個漏電流IR一個重要參數。

選用TVS的注意事項

在選用TVS時，根據電路的具體情況，一般應考慮以下幾個主要因素：

首先，由於雙向TVS可ke以yi在zai正zheng反fan兩liang個ge方fang向xiang吸xi收shou瞬shun時shi大da脈mai衝chong功gong率lv，並bing把ba電dian壓ya箝qian製zhi到dao預yu定ding水shui平ping。因yin此ci
，若ruo電dian路lu有you可ke能neng承cheng受shou來lai自zi兩liang個ge方fang向xiang的de浪lang湧yong電dian壓ya衝chong擊ji時shi
，應ying當dang選xuan用yong雙shuang向xiangTVS。雙向TVS一般適用於交流電路，單向TVS一般用於直流電路。另外，箝位電壓Vc不大於被保護電路的最大允許安全電壓。

其次，就是最大峰值脈衝功耗PM必須大於電路中出現的最大瞬態浪湧功率。但是，在實際應用過程中，浪湧有可能重複地出現，在這種情況下
，即使單個的脈衝能量比TVS器件可承受的脈衝能量要小得多
，但是，如果重複施加，這些單個的脈衝能量積累起來
，也可能在某些情況下超過TVS器件所能承受的脈衝能量。因此
，在電路設計時，必須在這點上認真考慮並選用合適的TVS器件
，以使其在規定的間隔時間內，重複施加脈衝能量的累積不至於超過TVS器件的脈衝能量額定值。

第三，在實際應用過程中，對最大反向工作電壓必須有正確的選取
，一般原則是以交流電壓的1.4倍來選取TVS管的最大反向工作電壓。直流電壓則按1.1～1.2倍來選取TVS管的最高反向工作電壓。

TVS在電路設計中的典型應用

在實際的應用電路中，處理瞬時脈衝對器件損害的最好辦法，就是將瞬時電流從敏感器件引開。為達到這一目的
，將TVS在線路板上與被保護線路並聯。這樣，當瞬時電壓超過電路正常工作電壓後，TNS將發生雪崩擊穿，從而提供給瞬時電流一個超低阻抗的通路，其結果是瞬時電流通過TVS被引開，從而避開被保護器件，並且在電壓恢複正常值之前使被保護回路一直保持截止電壓。在此之後
，當瞬時脈衝結束以後
，TVS二極管再自動恢複至高阻狀態，整個回路進入正常電壓狀態。以下是TVS在電路應用中的幾個典型實例。[page]

3.1TVS在交流電路中的應用

圖1所示是一個雙向TVS在交流電路中的應用電路。應用TVS可以有效地抑製電網帶來的過載脈衝
，從而起到保護整流橋及負載中所有元器件的作用。圖1中的TVS箝位電壓應不大於電路的最大允許電壓。



3.2用TVS保護直流穩壓電源

圖2是一個直流穩壓電源
，在其穩壓輸出端加上TVS，可以保護使用該電源的儀器設備，同時還可以吸收電路中晶體管的集電極到發射極間的峰值電壓，從而保護晶體管。建議在每個穩壓源的輸出端增加一個TVS管，這樣可以大幅度地提高整機的可靠性。



3.3用TVS保護晶體管電路

各種瞬變電壓能使晶體管的EB結或CE結擊穿而損壞，特別是晶體管集電極有感性(線圈、變壓器、電動機)負載時，通常會產生高壓反電勢，因而可能使晶體管損壞。在實際應用中，建議采用TVS作為保護器件。圖3所示為TVS保護晶體管的四種電路實例。



3.4集成電路的保護

由於現代IC的集成度越來越高，而其耐壓則越來越低
，因而很容易受到瞬變電壓的衝擊而損壞
，故須采取保護措施。通常在CMOS電路的輸入端及輸出端都有保護網路
，為了可靠起見，在各整機對外接口處也增加了各種保護網絡。圖4給出了用TVS對TTL及CMOS器件進行保護的有關電路措施。

3.5用TVS保護集成運放

集(ji)成(cheng)運(yun)放(fang)對(dui)外(wai)界(jie)電(dian)應(ying)力(li)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan)。因(yin)此(ci)，在(zai)使(shi)用(yong)運(yun)放(fang)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，如(ru)果(guo)因(yin)操(cao)作(zuo)失(shi)誤(wu)或(huo)采(cai)取(qu)了(le)不(bu)正(zheng)常(chang)的(de)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)，往(wang)往(wang)會(hui)出(chu)現(xian)過(guo)大(da)的(de)電(dian)壓(ya)或(huo)電(dian)流(liu)
，特(te)別(bie)是(shi)浪(lang)湧(yong)和(he)靜(jing)電(dian)脈(mai)衝(chong)
，從(cong)而(er)很(hen)容(rong)易(yi)使(shi)運(yun)放(fang)受(shou)損(sun)或(huo)失(shi)效(xiao)。圖(tu)5所示是用TVS在運放差模輸入端防止過壓損傷的保護電路。


本文主要講述了TVS器件的特性和主要參數
，以及選用器件時的注意事項，同時給出了器件在電路設計中的典型應用電路，以便加深電路設計人員對TVS的認識，為設計出高可靠性的應用電路提供基礎。雖然目前的TVS在國內的應用正處於推廣階段，但我們有理由相信，隨著越來越多的設計者對TVS的認識不斷加深以及TVS所表現出來的優異性能，TVS器件最終將獲得極為廣泛的應用。