?TVS(Transient Voltage Suppressor),中文名叫瞬態電壓抑制二極管。在硬件電路上的作用就是,利用TVS反向擊穿后的鉗位特性來抑制瞬態過壓并將瞬態過壓削峰到它的鉗位水平以保護其他器件的周全。
TVS在電路接口應用時,TVS的陽極接被保護電路的負極,陰極接被保護電路的正極。正向過壓過來,TVS反偏鉗位保護;負向過壓過來,TVS正偏泄流保護。TVS的正偏電壓約等于標準硅半導體PN結的正偏壓降0.7V。
圖1.TVS典型應用電路圖
TVS在交流電路中的應用
下圖所示是一個雙向TVS在交流電路中的應用電路。應用TVS可以有效地抑制電網帶來的過載脈沖,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箝位電壓應不大于電路的最大允許電壓。
雙向TVS在交流電路中的應用電路
用TVS保護直流穩壓電源
下圖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。
TVS保護直流穩壓電源
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。
各種TVS保護晶體管電路
總之TVS應用的三大特點
1)將TVS二極管加在信號及電源線上,能防止微處理器或單片機因瞬間的脈沖,如靜電放電效應、交流電源之浪涌及開關電源的噪音所導致的失靈。
2)靜電放電效應能釋放超過10000V、60A以上的脈沖,并能持續10ms;而一般的TTL器件,遇到超過30ms的10V脈沖時,便會導至損壞。利用TVS二極管,可有效吸收會造成器件損壞的脈沖,并能消除由總線之間開關所引起的干擾(Crosstalk)。
3)將TVS二極管放置在信號線及接地間,能避免數據及控制總線受到不必要的噪音影響。
TVS的結電容通常在幾百到上千皮法,可用于直流接口、RS485等低頻線路的防護,不適用于USB?D+/D-等類似高頻線路的防護。
TVS在選型時關注以下幾個參數:
1.反向截止電壓Vrwm≥線路的最高工作電壓,以確認電路正常工作時TVS不會誤動作;
2.對照規格書中的Vc-Ip曲線,確認所需保護的Ip條件下的Vc值,需Vc≤被保護器件的耐壓值。通常情況下,Vc稍大于器件的耐壓值也能保護器件不被損壞,原因是器件的耐壓屬于穩態的耐壓,而Vc屬于ps~ns級別的瞬態電壓,只要鉗位后的能量不足以損壞被保護器件即可;
3.單向還是雙向:直流線路選單向、交流線路選雙向。
TV板卡中,像耳機接口、HDMI接口、USB接口、網口等信號接口,通常選用ESD保護器件。ESD可以理解為縮小版的TVS,專門用于靜電類小能量的防護,兼具低壓、低結電容、小體積等特點;像DVB-S/S2饋電部分DC-DC的保護則通常選用TVS,能承受大能量的沖擊。