TVS应用资料

TVS（瞬态电压抑制二极管）资料
TVS的原理:
TVS用于瞬间突波之抑制，与受保护器件并联。

在正常工作状态下，TVS对受保护线路呈高阻抗状态，当瞬间电压超过其击穿电压时，TVS就提供一个低阻抗的路径予瞬间电流。

使得流向被保护元器件的瞬间电流转而分流到TVS二极管，而受保护元器件两端的电压被限制在TVS两端的箝制电压(Clamping V oltage)。

当这个过压条件消失后，TVS 二极管又将恢复到高阻抗状态。

TVS的选型:
1.最大箝位电压VC要小于电路允许的最大安全电压
2.截止电压VRWM大于电路的最大工作电压，一般可以选择VRWM等于或者略大于电路的最大正常工作电压。

额定的最大脉冲功率（TVS参数中给出）PM要大于最大瞬态浪涌功率。

TVS的命名规则:
TVS管的型号由三部分组成：系列名+电压值+单/双向符号
n系列名代表不同的峰值脉冲功率和封装形式
①SMAJ、SMBJ、SMCJ、SMDJ表示贴片封装：分别代表的峰值脉冲功率为400W、600W、1500W和3000W；
②其它系列名表示同轴引线封装：P4KE为400W、P6KE为600W、1.5KE为1500W，SA 为500W、3KP为3000W，其余类推（型号名KP或KPA前面的数字表示kW数）。

n系列名后的数字代表击穿电压标称值或反向断态电压值
①P4KE、P6KE、1.5KE系列中代表击穿电压标称值（VBR）；
②其它系列中代表反向断态电压值（VRWM）。

n A表示单向，CA表示双向。

注意：SAC（500W）、LCE（1500W）系列是低电容的TVS管，只有单向，没有双向。

TVS使用指南：
①TVS管使用时一般并联在被保护电路上。

为了限制流过TVS管的电流不超过管子允许通过的峰值电流IPP，应在线路串联加限流元件，如电阻、自恢复保险丝、电感等。

②击穿电压VBR的选择：TVS管的击穿电压应根据线路最高工作电压US按公式：VBRmin≥1.2US或VRWM≥1.1US选择。

③脉冲峰值电流IPP的选择：当TVS管单独使用时，要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择合适的型号。

当TVS管在放电管后作为第二级保护时，一般用500W～600W的就可以了。

④用于信号传输电路保护时，一定要注意所传输信号的频率或传输速率。

当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的管子：信号频率（传输速率）≥10MHz（Mb/s），Cj≤60pF；信号频率（传输速率）≥100MHz（Mb/s），Cj≤20pF。

当低电容系列仍满足不了要求时，就应把TVS管串联到高速二极管组成的桥路中。

TVS特性：
应用范例：
1.220V电源防雷保护
本方案是一个比较完整的保护方案,并做了共模差模的保护,可以根据成本和场合的要求进行改进.
MOV:20D471K
GDT:2RM470L-5
R:2-10欧姆电阻或470UH左右的电感
TVS:1.5KE440CA
2.RS485（RS232、RS422）数据总线雷击过压防护
1、RS485总线的应用领域
1.1工业控制，DCS，数据采集系统
1.2高速公路收费系统
1.3过程控制及制造
1.4电力系统采集与控制系统
1.5远程终端互连
2、雷击过压防护的必要性
由于RS485总线实行长距离传输(1200米以上)，而且其传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因引入过电压。

而RS485收发器工作电压较低（5V左右），其本身耐压非常低（-7~+12V），一旦过压引入，就会击穿损坏芯片。

还有强烈的浪涌能量出现时，甚至可以看到收发器爆裂，线路板焦糊的现象。

3、防护方法及原理图如下：
以上为RS485总线的两级防护电路图。

当雷击发生时，感应过电压由两端引入，G2与G3进行共模防护，G1进行差模防护，此时过电压被大大削弱到约500V左右，在经过电阻R1、R2限浪，TVS1/2二次限压后，到收发器的电压被箝制在6.8V左右，从而实现对收器的保护。

4、方案选择与对比
5、知识问答
问：各种器件的选择依据是什么？G1G2G3的选择首先考虑其耐压耐流的能力。

如YS-301能承受10/700μS ，4KV 雷击测试；90V 陶瓷放电管（3RM090L-8）可承受10/700μS,8KV 雷击测试；R1R2可选择限流效果最好的高成PPTC ，他既可以是一个限流电阻，也可以当一个保险丝使用。

当然这里也可以选择线绕电阻，经过实际测试，该方案中的线绕电阻选择为10Ω/1W,价格低廉，效果不错；PTC 则可以采用10Ω左右，100~200MA ，耐压250V 以上的自恢复保险丝。

TVS1/2选择根据芯片的工作电压与耐压决定，一般略高于芯片最高工作电压，可以6.8V-10V 之间选择。

问：过压防护标准的依据是什么？
IEC6100-4-5，ITU-T K20/K21及国标GB9043均有关于雷击浪涌抗扰度测试标准。

其通信线路的最高测试标准为10/700μS,4KV 。

10/700μS 为通信线路中感应出的雷电压波形，表示从零值上升至峰为时间为10ms ,下降至峰值的一半为700μS 。

问：雷击过压防护的接地要求？
雷击浪涌防护除了需要选择优质的防护器件，进行良好的电路板设计，接地也是其最重要的要求。

一般防雷地都必要可靠的连接至大地，且接地电阻不能超过10欧，可靠的接地可以大大提高防护效果，而不良的接地也会大大削弱防护效果。

问：为了降低成本及体积，可不可以只采用一级防护？
不好，能承受大能量雷击的器件不可能一次将雷击电压钳制到芯片可以承受的水平，TVS 虽然可以将雷击电压一次钳制到芯片可在承受的水平，但是不能承受大的雷击能量，因此必须两级防护。

问：RS232，RS422的防护与RS485有何区别？
防护方法完全相同。

只是根据其工作电压的不同，精细保护器件TVS 的电压参数应选择不同。

如RS232最大工作电压为15V ，则TVS 选择为P6KE18CA 或贴片SMBJ15CA ，RS422最大工作电压为12V ，则TVS 选择为P6KE15CA 或贴片SMBJ12CA 。

G1/G2/G3
R1/R2TVS1/TVS2比较(插件)YS-301
K250-120U P6KE6.8CA 体积小/防护中/成本低(贴片)SPMB301
10Ω/1W(SMD)SMBJ6.0CA 体积小/防护中/成本低(插件)3RM090/2
RM090
K250-120U P6KE6.8CA 体积大/防护高/成本高(贴片)SPC301
10Ω/1W(SMD)SMBJ6.0CA 体积小/防护中/成本低。