热插拔电路的TVS钳位
tvs 压敏电阻 防浪涌电路
TVS（Transient Voltage Suppressor）压敏电阻是一种特殊的电子元件，它具有非线性特性，可以在电路中出现瞬态高电压时提供快速、稳定的电压钳位，从而保护电路免受浪涌冲击和静电放电等危害。
防浪涌电路是一种特殊的电路设计，它可以在电路中出现瞬态高电压时提供保护，避免电路受损。
TVS压敏电阻可以用于防浪涌电路中，与其它元件一起构成完整的保护系统。
在防浪涌电路中，TVS压敏电阻通常与电容、电阻等元件一起使用。
电容可以吸收瞬态高电压，减少输出电压纹波，起到一定的过电压冲击防护作用。
电阻则可以限制电流大小，防止电路中的元件受到过大的电流冲击。
TVS压敏电阻的选择需要考虑其最大工作电压、最大钳位电压、峰值电流承受能力、反应速度等参数，以及具体应用场景和需求。
在防浪涌电路中，TVS压敏电阻的最大工作电压应该高于电路的正常工作电压，以保证电路的正常工作不受影响。
同时，TVS压敏电阻的最大钳位电压应该接近于被保护电路的最大工作电压，以保证电路在出现瞬态高电压时得到充分的保护。
总之，TVS压敏电阻在防浪涌电路中起着非常重要的作用，它可以有效地保护电路免受瞬态高电压和静电放电等危害，提高电路的可靠性和稳定性。
TVS瞬态电压抑制二极管(钳位二极管)原理参数
TVS瞬态电压抑制二极管（钳位二极管）原理参数瞬态电压抑制二极管(TVS)又叫钳位二极管，是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件，它的外型与普通二极管相同，但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率，它的主要特点是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压钳制在预定水平，其响应时间仅为10-12毫秒，因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。
瞬态电压抑制二极管允许的正向浪涌电流在TA＝250C，T＝10ms条件下，可达50～200A。
双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平，双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。
可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等，是一种理想的保护器件。
耐受能力用瓦特(W)表示。
瞬态电压抑制二极管的主要电参数（1）击穿电压V(BR)器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流I(BR)下，测得器件两端的电压称为击穿电压，在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。
（2）最大反向脉冲峰值电流IPP在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的最大脉冲峰值电流。
IPP与最大钳位电压VC(MAX)的乘积，就是瞬态脉冲功率的最大值。
使用时应正确选取TVS，使额定瞬态脉冲功率PPR大于被保护器件或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。
瞬态电压抑制二极管的分类瞬态电压抑制二极管可以按极性分为单极性和双极性两种，按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。
如：各种交流电压保护器、4~200mA电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。
若按封装及内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列（适用多线保护）、贴片式、组件式和大功率模块式等。
瞬态电压抑制二极管的应用目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/ 直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表（电度表）、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN 、ADSL、USB、M P3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。
TVS瞬态电压抑制二极管钳位二极管原理参数
TVS瞬态电压抑制二极管（钳位二极管）原理参数作者: 日期:TVS瞬态电压抑制二极管(钳位二极管)原理参数瞬态电压抑制二极管(TVS)又叫钳位二极管，是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件，它的外型与普通二极管相同，但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率，它的主要特点是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压钳制在预定水平，其响应时间仅为10-12毫秒，因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。
瞬态电压抑制二极管允许的正向浪涌电流在TA = 250C ,T = 10ms条件下，可达50〜200A。
双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平，双向TVS适用于交流电路，单向TVS 一般用于直流电路。
可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等，是一种理想的保护器件。
耐受能力用瓦特(W)表示。
瞬态电压抑制二极管的主要电参数(1 )击穿电压V(BR)器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流l(BR)下，测得器件两端的电压称为击穿电压，在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。
(2 )最大反向脉冲峰值电流IPP在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的最大脉冲峰值电流。
IPP与最大钳位电压VC(MAX)的乘积，就是瞬态脉冲功率的最大值。
使用时应正确选取TVS ,使额定瞬态脉冲功率PPR大于被保护器件或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。
瞬态电压抑制二极管的分类瞬态电压抑制二极管可以按极性分为单极性和双极性两种，按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。
如：各种交流电压保护器、4~200mA 电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。
若按封装及内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列(适用多线保护)、贴片式、组件式和大功率模块式等。
瞬态电压抑制二极管的应用目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485 、I/O、LAN、ISDN 、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC 驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。
TVS 管性能及选型
TVS 管性能及选型一．TVS管概述TVS（TransientVoltageSuppressor）瞬态电压抑制器。
当两极受到反向瞬态高能量冲击时，能以10的负12次方秒量级的速度，将两极间的高阻抗变为低阻抗，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件。
在浪涌电压作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿，随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被钳位到预定的最大钳位电压VC以下，其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态；TVS管有单向与双向之分，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。
二．其主要特性参数1、反向截止电压VRWM与反向漏电流IR：反向截止电压VRWM表示TVS管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。
2、击穿电压VBR：TVS管通过规定的测试电流时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压。
3、脉冲峰值电流IPP：TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流（8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。
在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小，一般是几A～几十A。
4、最大箝位电压VC：TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。
5、脉冲峰值功率Pm：脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积，即Pm=IPP*VC；在给定的最大钳位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流承受能力越大，在给定的功耗PM下，钳位电压越低，其浪涌电流的承受能力越大；另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形，持续时间和环境温度有关：典型的脉冲波形持续时间为1ms，当施加到二极管上的脉冲波形持续时间小于TP，则随着TP的减小脉冲峰值功率增加；TVS所能承受的瞬态脉冲式不重复的，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积可能损坏TVS。
TVS管主要特性参数优点和缺点,选型依据及注意事项
TVS管主要特性参数优点和缺点，选型依据及注意事项一．TVS管概述TVS（Transient V oltage Suppressor）瞬态电压抑制器。
当两极受到反向瞬态高能量冲击时，能以10 的负12 次方秒量级的速度，将两极间的高阻抗变为低阻抗，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件。
在浪涌电压作用下，TVS 两极间的电压由额定反向关断电压VWM 上升到击穿电压VBR，而被击穿，随着击穿电流的出现，流过TVS 的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被钳位到预定的最大钳位电压VC 以下，其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS 两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态；TVS 管有单向与双向之分，单向TVS 管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。
二．其主要特性参数1、反向截止电压VRWM 与反向漏电流IR：反向截止电压VRWM 表示TVS 管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。
2、击穿电压VBR：TVS 管通过规定的测试电流时的电压，这是表示TVS 管导通的标志电压。
3、脉冲峰值电流IPP：TVS 管允许通过的10/1000μs 波的最大峰值电流（8/20μs 波的峰值电流约为其5 倍左右），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。
在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小，一般是几A～几十A。
4、最大箝位电压VC：TVS 管流过脉冲峰值电流IPP 时两端所呈现的电压。
5、脉冲峰值功率Pm：脉冲峰值功率Pm 是指10/1000μs 波的脉冲峰值电流IPP 与最大箝位电压VC 的乘积，即Pm=IPP*VC；在给定的最大钳位电压下，功耗PM 越大，其浪涌电流承受能力越大，在给定的功耗PM 下，钳位电压越低，其浪涌电流的承受能力越大；另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形，持续时间和环境温度有关：典型的脉冲波形持续时间为1ms，当施加到二极管上的脉冲波形持续时间小于TP，则随着TP 的减小脉冲峰值功率增加；TVS 所能承受的瞬态脉冲式不重复的，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积可能损坏TVS。
瞬态电压抑制二极管参数
瞬态电压抑制二极管参数瞬态电压抑制二极管（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）是一种高效能保护电子设备的元件，其主要功能是在电路受到瞬态高电压冲击时，能够迅速地将电压钳制在预定值，从而保护后续电路免受损坏。
以下是关于TVS二极管的一些重要参数及其影响的详细讨论。
1.反向击穿电压（Vbr）：这是TVS二极管开始导通并抑制电压的电压值。
在选择TVS二极管时，必须确保Vbr高于正常工作电压，但低于要保护的电路可以承受的最大电压。
2.最大钳位电压（Vc）：当TVS二极管处于导通状态时，它会将电压钳制在此电压值。
Vc应小于被保护电路的最大允许电压。
3.最大峰值脉冲电流（Ipp）：这是TVS二极管能够承受的最大电流值。
超过此值的电流可能导致二极管损坏。
在选择TVS二极管时，需要考虑电路中可能出现的最大瞬态电流。
4.最大浪涌功率（Pppm）：这个参数表示TVS二极管在承受瞬态脉冲时能够耗散的最大功率。
Pppm值越大，二极管的保护能力越强。
5.箝位因子（K）：箝位因子是最大钳位电压与反向击穿电压之比。
箝位因子越小，表示TVS二极管对电压的抑制能力越强。
6.响应时间（t）：响应时间是从TVS二极管开始承受瞬态电压到其完全导通所需的时间。
响应时间越短，对电路的保护效果越好。
在选择TVS二极管时，需要注意其响应时间是否满足应用需求。
7.结电容（Cj）：结电容是TVS二极管的一个寄生参数，它会影响电路的性能。
在选择TVS二极管时，需要注意其结电容值是否对电路产生影响。
为了确保TVS二极管的性能和可靠性，还需要考虑其工作环境条件，如工作温度范围、湿度和机械应力等。
在选择和使用TVS二极管时，应遵循制造商提供的建议和指南，以确保其能够有效地保护电路免受瞬态高电压的冲击。
最后，TVS二极管的参数选择应根据具体的应用场景和需求进行权衡和折衷。
在选择TVS二极管时，需要综合考虑上述参数以及成本、可靠性和可维护性等因素，以确保所选的TVS二极管能够满足实际应用的需求并提供良好的性能表现。
tvs管参数选择计算方法
tvs管参数选择计算方法（最新版4篇）目录（篇1）一、前言二、tvs 管的概述三、tvs 管参数选择计算方法1.反向击穿电压2.动态响应特性3.瞬态功率四、应用领域五、结论正文（篇1）一、前言在电力电子技术领域，tvs 管作为一种重要的保护器件，具有很高的实用价值。
tvs 管能够在电压超过一定值时迅速导通，将瞬态电压引向地，保护电路免受损坏。
因此，如何选择合适的 tvs 管参数，提高其在实际应用中的性能，是电力电子工程师关注的焦点。
本文将介绍 tvs 管参数选择计算方法，帮助工程师更好地应用这一器件。
二、tvs 管的概述tvs 管，全称为 Transient Voltage Suppressor，中文名为瞬态电压抑制器，是一种能在瞬间电压超过其额定值时迅速导通的四端元件。
tvs 管具有响应速度快、瞬态功率大、箝位电压低等特点，广泛应用于电力系统、通信设备、家电产品等领域。
三、tvs 管参数选择计算方法1.反向击穿电压反向击穿电压是 tvs 管的一个重要参数，决定了其保护能力。
选择tvs 管时，需要根据电路的工作电压范围来确定反向击穿电压值。
通常情况下，反向击穿电压应略高于电路的最大工作电压，以保证在瞬态电压出现时，tvs 管能够及时导通。
2.动态响应特性动态响应特性是指 tvs 管在瞬态电压作用下，从截止区到导通区的时间。
响应速度越快，tvs 管对瞬态电压的抑制效果越好。
在选择 tvs 管时，应根据电路中瞬态电压的幅值和持续时间来选择具有合适动态响应特性的 tvs 管。
3.瞬态功率瞬态功率是指 tvs 管在导通状态下，能够承受的瞬态电压和电流的乘积。
选择 tvs 管时，需要根据电路中可能出现的瞬态电压和电流幅值来确定瞬态功率。
为了保证 tvs 管在瞬态电压作用下不会损坏，瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态功率。
四、应用领域tvs 管广泛应用于电力系统、通信设备、家电产品等领域。
例如，在电力系统中，tvs 管可用于保护输电线路、变电站设备等；在通信设备中，tvs 管可用于保护信号线、数据线等；在家电产品中，tvs 管可用于保护电源、电机等部件。
防静电ESDTVS二极管的关键参数详解
用于电子电路保护的元件较多，先和大家分享一下瞬变电压抑制器（TVS）的关键参数：TVS二极管以其卓越的钳位功能、极低的击穿电压，极小的封装，电气特性在生命周期内比较稳定而得到越来越广泛的应用。
它最显著的特点一是反应迅速，使瞬时脉冲在没有对线路或器件造成损伤之前就被有效地遏制，二是截止电压比较低，更适用于低电压回路环境。
另外对TVS二极管设计的改进使其具有更低的漏电流和结电容，因而在处理高速率传导回路的静电冲击时有更理想的性能表现。
最小击穿电压VBR：VBR是TVS最小的击穿电压，在25℃时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。
当TVS流过规定的1mA电流(IR)时，加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。
按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把VBR分为5%和10%两种。
额定反向关断电压VWM： VWM这是二极管在正常状态时可承受的电压，此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压，否则二极管会不断截止回路电压；但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。
最大箝位电压VC：当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。
电容量：电容量是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。
大小与TVS的电流承受能力成正比，太大将使信号衰减。
因此，结电容是数据接口电路选用TVS的重要参数。
注：TVS二极管的选型最大箝位电压VC要小于电路允许的最大安全电压。
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。
-------浪拓电子技术防雷保护事业部FAE供稿。
瞬态抑制二极管(TVS管)基础知识
瞬态抑制二极管(TVS管)基础知识瞬态抑制二极管(TVS管)基础知识什么叫TVS管(瞬态抑制二极管)?瞬态抑制二极管(TVS)又叫钳位型二极管，是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件，它的外型与普通二极管相同，但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率，它的主要特点是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压钳制在预定水平，其响应时间仅为10-12毫秒，因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。
TVS 允许的正向浪涌电流在TA＝250C，T＝10ms条件下，可达50～200A。
双向TVS 可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平，双向TVS 适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。
可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等，是一种理想的保护器件。
耐受能力用瓦特(W)表示。
TVS二极管的特性（1）将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。
（2）静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。
利用TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。
（3）将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。
TVS二极管特性曲线：图1 单向TVS二极管特性曲线图2 双向TVS二极管特性曲线说明：V BR：崩溃电压@I T- TVS瞬间变为低阻抗的点V RWM：维持电压-在此阶段TVS为不导通之状态V C：钳制电压@Ipp -钳制电压约略等于1.3*VBR VF：正向导通电压@IF -正向压降。
I R：逆向漏电流＠V RWMI T：崩溃电压之测试电流I PP：突波峰值电流I F：正向导通电流图2 TVS二极管电路原理TVS管的主要电参数（1）击穿电压V(BR)器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流I(BR)下，测得器件两端的电压称为击穿电压，在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。
二极管选型规范（仅供参考）
二极管选型规范（仅供参考）1、二极管发展状态及选型原则1.1 二极管产品行业发展状态（1）信号二极管的发展趋势：1）表贴化：小信号二极管插件封装基本淘汰，全部都是表贴封装2）小型化：SOT23向SOT323、SOT523、SOD52、SOD923、0402封装演进3）平引脚：翼型引脚和弯角引脚向平引脚切换，散热和通流性能更优另外，小型化发展还有两种趋势，即CSP（Chip ScalePackage）封装和QFN（Quad Flat No-lead Packge）封装。
2者相比较而言，由于CSP封装是芯片级封装，与QFN相比具有如下几个优点：1）具有小的寄生参数，对于RF 应用有更优异的表现2）高的封装可靠性，能支持至少3次加工返工3）由于封装较小，更加能节约PCB面积（2）功率二极管的发展趋势：SMX封装：通流能力增强：SMA通流能力达到2A；SMB通流能力到达4A；SMC通流能力达到5A；引脚优化：弯引角演进为直引脚，散热机器稳定性更强DPAK/D2PAK：对于200-400V整流二极管需求，可以选用此类封装器件高度扁平化，另外可以选用SMPC封装，通流能力更强。
TO-220/TO-247：对于600V以上的二极管需求，主流推荐选用TO-220/TO-247封装插件封装：目前功率二极管推荐以TO-22和TO-247封装为优选封装1.2 选用原则二极管物料分类表1 二极管分类二极管类型用途应用场景PIN二极管调频调相。
开关射频电路变容二极管调频，高配电路匹配调制解调电路快恢复二极管整流、续流AC-AC、AC-DC整流二极管整流AC-DC肖特基二极管整流、续流、开关AC-AC、AC-DC开关二极管开关开关电路桥堆整流AC-DC稳压管稳压稳压电路瞬态抑制二极管/晶闸管瞬态电压保护、ESD保保护电路护PIN二极管微波开关利用PIN管在直流正-反偏压下呈现近似导通或断开的阻抗特性,实现了控制微波信号通道转换作用. PIN 二极管的直流伏安特性和PN结二极管是一样的，但是在微波频段却有根本的差别。
SR05在USB2.0防护方案中的应用及参数分析
【SR05】USB2.0端口运用和参数分析随着国民经济的飞速发展，人民生活水平的提高，电子产品的升级换代也日益加速，现在各类数码产品的功能越来越强大，而电路板却越来越小，集成度越来越高。
并都或多或少的装有部分接口用于人机交互，这样就存在着人体静电放电的ESD问题。
一般数码产品中需要进行ESD防护的部位有：USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天线接口、VGA接口、DVI接口、按键电路、SIM卡、耳机及其他各类数据传输接口。
本篇我们将以USB2.0防护方案为范例为大家推荐一款ESD静电二极管：【SR05】.接下来我们就一起来了解一下吧！SR05参数表SR05的特性：1、依据(tp=8/20μs)线路，峰值脉冲功率为300W2、保护两个I/O线3、低钳位电压4、工作电压：5V5、低漏电流6、IEC61000-4-2(ESD)±15kV(空气),±8kV(接触)7、IEC61000-4-4(EFT)40A(5/50ηs)8、IEC61000-4-5(Lightning)5A(8/20μs)通过上面的了解大家应该知道SR05这个ESD静电二极管了吧！我将更进一步学习SR05怎么样用在USB2.0端口。
首先：我们先看看USB2.0端口运用的先决条件1、USB2.0需要支持热插拔2、传输速率高达480Mbps，不容许数据丢包3、USB芯片集成度高，很脆弱，易受静电损坏其次：我们来看看SR05的运用线路吧再次：我们来看看这个USB2.0端口运用SR05的注意事项1、在USB2.0的电源线，数据用1颗TVS对地做防护，钳位静电电压2、该TVS的结电容小于1.2pF，在USB2.0最高速率480Mbps时都可以完成传输信号3、该TVS封装为SOT-143，体积小，节约PCB 空间，便于工程师设计最后：我们通过上面的了解，我们总结SR05还用在更多地方1、USB电源和数据线保护2、基于T的10以太网3、I2C总线保护4、视频线路保护5、T1/E1次级IC侧保护6、单片机输入保护7、ISDN S/T接口8、广域网/局域网设备。
钳位电路介绍
反激式电源中MOSFET的钳位电路输出功率100W以下的AC/DC电源通常都采用反激式拓扑结构。
这种电源成本较低，使用一个控制器就能提供多路输出跟踪，因此受到设计师们的青睐，且已成为元件数少的AC/DC转换器的标准设计结构。
不过，反激式电源的一个缺点是会对初级开关元件产生高应力。
反激式拓扑结构的工作原理，是在电源导通期间将能量储存在变压器中，在关断期间再将这些能量传递到输出。
反激式变压器由一个磁芯上的两个或多个耦合绕组构成，激磁能量在被传递到次级之前，一直储存在磁芯的串联气隙间。
实际上，绕组之间的耦合从不会达到完美匹配，并且不是所有的能量都通过该气隙进行传递。
少量的能源储存在绕组内和绕组之间，这部分能量被称为变压器漏感。
开关断开后，漏感能量不会传递到次级，而是在变压器初级绕组和开关之间产生高压尖峰。
此外，还会在断开的开关和初级绕组的等效电容与变压器的漏感之间，产生高频振铃(图1)。
图1：漏感产生的漏极节点开关瞬态如果该尖峰的峰值电压超过开关元件(通常为功率MOSFET)的击穿电压，就会导致破坏性故障。
此外，漏极节点的高幅振铃还会产生大量EMI。
对于输出功率在约2W以上的电源来说，可以使用钳位电路来安全耗散漏感能量，达到控制MOSFET电压尖峰的目的。
钳位的工作原理钳位电路用于将MOSFET上的最大电压控制到特定值，一旦MOSFET电压达到阈值，所有额外的漏感能量都会转移到钳位电路，或者先储存起来慢慢耗散，或者重新送回主电路。
钳位的一个缺点是它会耗散功率并降低效率，因此，有许多不同类型的钳位电路可供选择(图2)。
有多种钳位使用齐纳二极管来降低功耗，但它们会在齐纳二极管快速导通时增加EMI的产生量。
RCD钳位能够很好地平衡效率、EMI产生量和成本，因此最为常用。
图2：不同类型的钳位电路钳位RCD钳位的工作原理为：MOSFET关断后，次级二极管立即保持反向偏置，励磁电流对漏极电容充电(图3a)。
当初级绕组电压达到由变压器匝数所定义的反射输出电压(VOR)时，次级二极管关断，励磁能量传递到次级。
一文精通TVS计算及选型
提到TVS,大部分电子工程师基本都知道是用来端口防护的，防止端口瞬间的电压冲击造成后级电路的损坏。
山于其在电路中的极其®要的地位，但是，针对TVS的选型过程，很多厂家都是直接给推荐电路，直接告诉设计者答案选择哪个器件，却很少对选型过程提供理论讣算，大部分的电子工程师针对TVS选型的时候，老人凭经验，新人凭参考，一旦更换厂家或者更换测试条件，就无从下手了，本文就专门解决该问题，让新人老人对TVS选型都能得心应手。
01TVS工作原理TVS (Transient Voltage Suppressors) » 即瞬态电压抑制器，乂称雪崩击穿二极管。
它是采用半导体工艺制成的单个PN结或多个PN结集成的器件。
TVS有单向与双向之分，单向TVS 一般应用于直流供电电路，双向TVS应用于电压交变的电路。
如图1所示，应用于直流电路时单向TVS反向并联于电路中，当电路正常工作时，TVS处于截止状态(高阻态)，不影响电路正常工作。
当电路出现异常过电压并达到TVS (雪崩)击穿电压时，TVS迅速山高电阻状态突变为低电阻状态，泄放山异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压钳制在较低的水平，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。
当异常过电压消失后，TVS阻值乂恢复为高阻态。
O2TVS关键参数工欲善其事，必先利其器，要用好TVS,必须先了解其关键的参数。
(1)▼^^截止电压：TVS的最高工作电压，可连续施加而不引起TVS劣化或损坏的最高工作峰值电压或直流峰值电压。
对于交流电压，用最高工作电压有效值表示，在V RWM 下，TVS认为是不工作的，即是不导通的。
换一句话，电路的最高工作电压必须小于Vrwm,否则将会导致TVS动作导致电路异常。
(2)I R漏电流：漏电流，也称待机电流。
在规定温度和最高工作电压条件下，流过TVS的最大电流。
TVS的漏电流一般是在截止电圧下测量，对于某一型号TVS, I R应在规定值范围内。
IGBT驱动软关断和有源钳位技术
IGBT驱动软关断和有源钳位技术【摘要】：由于功率回路杂散电感的存在，IGBT在关断过程中会产生过高的Vce电压尖峰，带来了IGBT损坏的风险。
本文介绍了PI公司在大功率驱动系统中常用的软关断和有源钳位技术，分析了两种电路抑制IGBT关断电压尖峰的基本工作原理和注意事项。
通过这两种技术可以有效减缓IGBT的di/dt，从而降低Vce电压尖峰，有效保护IGBT正常运行。
【关键词】：电压尖峰，软关断，有源钳位1 引言由于IGBT自身寄生电感以及主回路杂散电感的存在，IGBT在关断时，回路杂感产生的电压和母线电压叠加起来形成IGBT两端VCE电压尖峰，如图1所示：图1 IGBT换流电路及关断时Vce特性其中，为回路杂散电感产生的压降。
若是Vce电压尖峰过高，则会损坏IGBT模块。
通常可以采用软关断和有源钳位技术限制Vce电压尖峰，有效保护IGBT。
1.解决分析过程1.软关断技术软关断技术基本工作原理：如图2所示，IGBT正常关断时，选择较小的门极关断电阻以减少开关损耗；当检测到短路故障时，切换到较大的关断电阻缓慢释放门极电荷，减缓门极电压下降速度，从而减小IGBT的di/dt，降低Vce电压尖峰。
图2 IGBT软关断原理示意图图3所示为驱动板检测到IGBT短路时的软关断保护试验波形，可以看到通过软关断，电流缓慢降低，产生的Vce电压尖峰也很小，有效保护了IGBT。
图3驱动板检测到短路保护故障然而软关断电路需要检测到短路故障才能动作，这一条件在一定程度上限制了软关断的可靠性。
具体分析如下：如图4所示IGBT的开通特性，短路保护是根据IGBT开通后经过一段响应时间检测到的Vce是否大于短路门槛电压Vth反馈的。
当检测到的Vce大于Vth，则认定为短路故障；反之，正常运行。
图4 IGBT开通特性及Vce检测若是在短路情况下，是一个宽度小于响应时间的脉冲驱动信号，将检测不到短路状况，不能执行软关断，将会产生过高的Vce电压，可能损坏IGBT。
TVS选取原则
在选用瞬态电压抑制二极管(TVS)时，必须考虑电路的具体条件，一般应遵循以下原则：1) 箝位电压Vc(MAX)不大于电路的最大允许安全电压。
2) 最大反向工作电压(变位电压)VRWM不低于电路的最大工作电压，一般可以选VRWM等于或略高于电路最大工作电压。
3) 额定的最大脉冲功率，必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。
下面是TVS在电路应用中的典型例子:TVS用于交流电路图2-1是一个双向TVS在交流电路中的应用，可以有效地抑制电网带来的过载脉冲，从而起到保护整流桥及负载中所有元器件的作用。
TVS的箝位电压不大于电路的最大允许电压。
图2-2所示是用单向TVS并联于整流管旁侧，以保护整流管不被瞬时脉冲击穿。
选用TVS必须是和整流管相匹配。
图2-3所示电路中，单向TVS1和TVS2反接并联于电源变压器输出端或选用一个双向TVS，用以保护整流电路及负载中的元器件。
TVS3保护整流以后的线路元件。
如电源变压器输出端电压为36伏时一般TVS1和TVS2的工作电压VR应根据36×√2来选择，其它参数依据电路中的具体条件而下。
TVS用于直流电路图2-4所示TVS并联于输出端，可有效地保护控制系统。
TVS的反向工作电压应等于或略高于直流供电电压，其它参数根据电路的具体条件而定。
图2-5所示为两个单向TVS连接在电源线路中，用以防止直流电源反接或电源通、断时产生的瞬时脉冲使集成电路损坏。
当电路连接有感性负载，如电机、断电器线圈、螺线管时，会产生很高的瞬时脉冲电压。
图2-6中的TVS可以保护晶体管及逻辑电路，从而省去了较复杂的电阻/电容保护网络。
图2-7电路中TVS起保护和电压限制的作用。
直流电中选用举例整机直流工作电压12V，最大允许安全电压25V（峰值），浪涌源的阻抗50MΩ，其干扰波形为方波，TP=1MS ，最大峰值电流50A。
选择：1) 先从工作电压12V选取最大反向工作电压VRWM为13V，则击穿电压V(BR) =VRWM /0.85=15.3V；2) 从击穿电压值选取最大箝位电压Vc(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V，取Vc=20V；3) 再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率：PPR=VC×IP=20×50=1000W；4) 计算折合为TP=1MS指数波的峰值功率，折合系数K1=1.4；PPR=1000W÷1.4=715W。
多大的TVS才能满足电源线瞬态抗扰波形设计呢？
多大的TVS才能满足电源线瞬态抗扰波形设计呢？（汽车电子）中，一般会使用（TVS）（瞬态抑制（二极管））对沿（电源）线瞬态电压进行钳位，以保护后级电路。
那么对于目前汽车电子（EMC）标准要求的瞬态抗扰脉冲，我们需要多大的TVS才能满足设计要求呢？本文将为大家分析TVS与瞬态抗扰脉冲的关系。
TVSTVS有四个最重要的（参数）：1、关断电压（反向关断电压-（VR））。
只要低于这个电压，TVS一定会关断，设计要求（信号）的电压小于该值。
2、动作电压（击穿电压-VBR）。
TVS开始反向工作的电压，这个电压是一个范围值，因此每个TVS的动作电压可能会有微小的差别（一般差异2V左右）。
该电压略大于关断电压。
3、钳位电压（最大钳位电压-VC）。
指TVS工作时的最大钳位电压，如果瞬态电压小于该值，TVS钳位时电压为瞬态电压值，如果瞬态电压大于该值，则钳位电压为Vc。
该值应小于后级（保护电路）的最大承受电压，方能有效的保护后级电路。
4、最大峰值（电流）-Ipp。
该值决定了TVS能够承受的电流峰值，该值乘于最大钳位电压即为TVS的功率。
TVS的功率=Ipp*Vc。
电源线瞬态电压波形汽车电子沿电源线的瞬态抗扰度波形要求在ISO 7637中有定义（普适性瞬态波形，各大厂有必要研究增加自己车型的异常脉冲）。
1#~4#脉冲波形就不谈了，脉冲周期比较短（小于1ms），能量比较小，很难损坏TVS。
主要是5#波形（一般**5b**要求），该波形的**脉宽要求40ms~400ms，最大电压值35V，发生器内阻0.5ohm。
** 波形如下图所示。
需要多大的TVS先不考虑5b脉冲，其他4个脉冲以2a脉冲的电流稍大，当脉冲电流全部从TVS处泄放时，该电流值最大为25A，最大脉冲宽度0.05ms，假设后级电压所需求的最大钳位电压小于40V。
那么我们选择25*40=1kW的TVS就完全能够抗住2a脉冲（TVS的标称功率对应的脉宽一般为1ms）。
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热插拔电路的TVS钳位更新于2011-11-19 02:59:03 文章出处:国家半导体电源管理热插拔瞬态特性此处提出的一些观点不仅与热插拔电路的寄生效应有关，而且还与瞬态特性和服务器系统设计师保证可靠性所必须采取的必要步骤不无关系。
本文探讨了在线卡输入端使用TVS二极管钳位的理由。
作者利用典型系统的实验测量得出的瞬态电压波形为基础研究提供了关键参数，并介绍了选择系统保护元件的主要步骤。
一、热插拔电路保护下一代高性能刀片服务器、数据中心、存储和通信基础设施系统使用的电源系统让人们感觉到一种需求——对速度的需求！具体来说，不断提高的处理器时钟速率和数据吞吐量的长期趋势显而易见。
除非全球对高带宽数据的贪婪需求有所改变，这种趋势很可能一直继续下去。
不幸的是，这些系统所消耗的功率高得惊人，而冷却这些系统的成本又在迅速攀升。
因此，重点在于系统和设施级别的能源监测和节能。
此外，当务之急是必须了解系统背板、线卡连接器以及线卡本身的电气应力，以确保最高的可靠性并保持这些系统的连续正常运行时间。
为此，热插拔控制器[1,2] 曾被断言是为分布式电源系统提供非常可行的系统保护和电气管理的首选方法，特别是可以满足服务器市场的严格要求[3]。
这类应用的热插拔控制器的特点一般包括：带电板插入和拔出的安全控制（浪涌电流控制）、故障监测诊断和保护、精确的电气（电压、电流、功率）和环境（温度）参数测量，以提供模拟或数字域的实时系统遥测。
特别是，如果一个服务器机架上的一个线卡发生故障，该故障应与该特定线卡相隔离，这样既不影响系统背板，也不影响由带电背板供电的其他线卡。
通常情况下，热插拔控制器连接到以下器件：• 与电源路径串联、用于启动开/关功能的通路MOSFET• 检测电流的低阻值分流器图1显示了一个典型服务器系统的线卡接口和热插拔电路原理图，它代表了随后讨论中的模板。
我们在此并不讨论边缘卡到背板连接器和热插拔电路下游元件的详细描述。
图1所示的热插拔控制器[1] 是专门为服务器和数据中心应用的电源而优化的。
图1：典型的热插拔电路配置二、热插拔断路器故障从本质上讲，当检测到故障和电流中断期间的电流转换率可能达到100A/μs或以上时，图1中的通路MOSFET Q1将迅速被热插拔控制器关闭。
不过，输入功率路径的电源轨总线结构难免出现寄生电感（与电源母线的长度和固有环路面积有关）。
储存在该电感的能量将转移到电路中的其他元件，以产生过压动态行为。
该动态最准确地表现为从寄生电感到有效电路电容的能量共振转移，它是随电路中的固有电阻（寄生或以其他方式）提供的阻尼而出现的。
这遵循了法拉第定律的典型感性负载电压过冲，它建立的一个常常被忽视的潜在损坏性电压瞬变仍会在系统上危及热插拔MOSFET、热插拔控制器和下游电路的可靠性。
由于在检测到故障之前允许建立起尽可能高的电流，图1中电路的输出两端直接拉低的零阻抗短路尤其麻烦。
在短路故障响应时间之后，通路MOSFET最终是由―断路器‖故障条件下的热插拔控制器命令关闭的，同时正向电流迅速被中断。
我们总需要一个电压钳位来限制过压幅值。
当MOSFET关断时，寄生能量必须倒入钳位电路。
非钳位的过压峰值近似值可以用下式计算：(1)式中IP是电路中断之前的输入电流，ZO是等效LC电路的特性阻抗。
可以这样说，虽然本地输入旁路电容Cin因可降低ZO而有一定好处，但它通常不利于电容器的可靠性，因为实际上很少有电流脉冲对插入/热插拔卡上的Cin充电。
由于电容器的位置在热插拔电路之前，因此它所代表的是对系统级可靠性的关注，且通常未被安装。
三、热插拔系统的TVS二极管为了防止在这些条件下损坏脆弱的下游元件，分流保护配置中从VIN至GND处连接了响应速度快的单向TVS（瞬态电压抑制）硅二极管[4]，如图1所示。
TVS二极管类似于齐纳二极管，但优化了片芯元件（die element）面积和键合（bonding），可应付在雪崩击穿（ABD）期间出现的大浪涌电流和峰值功耗。
这些器件的电气测试和筛选因目标应用的差别而不同。
(2)90% VBR（max）。
≈* VR = 90% VBR（min）。
VBR（min）** VC（max）通常为145% VBR（min）[5]。
s参考波形从25℃至150℃线性下降。
μ*** PPP额定值的规定条件是TA = 25℃，而在0.01%占空比重复率条件下，随10/1000图2：TVS线性化I-V特性曲线（单向TVS，阴极端子定义为阳性）s参考以外的脉冲持续时间规格可以使用PPP与td的曲线得出，实例如图3（a）[4] 所示。
这是公认的典型Wunsch-Bell双对数图[5] ，其中脉冲持续时间长达约1毫秒，PPP和td的相互关系由公式（3）得出。
正如预期的那样，TVS可以在较短脉冲宽度维持较高的峰值功率水平。
μs为半峰值下降时间）与TVS PPP额定值通常是根据上世纪60年代末贝尔实验室规范规定的。
该脉冲是一个非重复性单脉冲（one-shot）事件，或者在最坏情况下随非常低的占空比（如0.01％）进行重复，这样片芯的热平衡时间常数可以使片芯在下一个脉冲到来之前冷却回到环境温度。
10/1000 μs为波前时间（front time），1000 μs测试波形（10 μ典型双指数10/1000(3)s波形放大了1.33倍的PPP与td关系曲线。
μC是与TVS大小相关的一个比例常数。
在ABD 期间PPP和IPP通常与TVS片芯结点大小成正比，所以不同PPP额定值的器件通常会沿功率轴垂直增加，同时保留与如图3（a）相同的负斜率。
系数K取决于电流波形的形状，且基于能量e，见公式（4）；系数K或取决于整个脉冲持续时间的电流波形面积。
三角、双指数，以及半正弦波波脉冲的K系数分别为方波脉冲的2、1.5和1.33倍[5]。
因此，三角波电流的TVS具有比数据表引用的10/1000(4)（a）（b）图3：Littelfuse 5.0SMDJ15A TVS（a）峰值脉冲功率与脉冲持续时间，（b）热降额特性在热插拔电路中实现的TVS电流下降到零的时间tp由电路寄生电感L控制的，如公式（5）所示。
由于电流衰减是线性的，电流波形为三角形，由公式（6）给出。
(5)(6)图3（b）所示的是随环境温度增加的PPP热降额。
重要的是要牢记，PCB到（表面贴装）TVS的焊接主要起散热作用。
因此，TVS可以采用覆铜多边形、平面和散热通孔，这些都已于主板PCB层堆叠时提供，可改善其热特性。
不过，如果在重复脉冲钳位过程中存在稳态功耗，板级热设计就变得很重要了。
当发生故障时，热插拔控制器设计应该通过锁断来减少热量，或通过在重试被启动可提供足够打嗝时间的情况下来做到这一点。
四、TVS的选择程序热插拔电路应用的TVS的明智选择可从以下几个方面（迭代）获得：1. 用切断电压VR选择单向TVS，该电压等于或大于直流或连续峰值工作母线电压水平。
14V或15V TVS适合低阻抗12VDC ± 10％的服务器系统输入总线。
2. 根据热插拔控制器断路器阈值电压、响应时间和所选分流电阻器来确定峰值脉冲电流水平IP。
3. 利用公式（2）、由第2步和相关数据表参数给定的IP水平来计算电路钳位电压VC。
VC是否足够低？如果不是，另一种方法是使用一个较大的TVS，以获得较陡峭的下降。
请注意，VC的电压温度系数与VBR类似（例如在75℃的工作环境条件下，0.1%/℃意味着该系数增加了5％）。
4. 计算出VC和IP的乘积，以获得由TVS维持的实际峰值功率水平。
5. 利用公式（5）和已知的输入寄生电感来确定三角脉冲波形的脉冲持续时间td（即衰减到零的时间）。
6. 使用类似图3（a）曲线的第5步脉冲持续时间降额PPP。
如前所述，三角脉冲电流波形可以实现比双指数参考波形曲线高33％的脉冲功率。
7. 使用类似图3（b）曲线的环境温度降额PPP。
同时应该考虑相邻元件的相互热效应。
8. 第7步的净降额PPP是否实现了由第4步计算的实际TVS峰值功率的足够设计余量（至少50％）？如果没有，选择一个较大的TVS并重复1-8步骤。
五、实验结果现在让我们来使用捕获的定量信息，并考虑基于输入电压范围为12V±10%的LM25066热插拔控制器评估板[1] 的可行实施方法。
从前面的讨论得知, 高电流变化率在输入路径的寄生感抗中产生一个可能导致潜在破坏的瞬态尖峰，这个尖峰在LM25066关断旁路MOSFET 时刻叠加在VIN和SENSE引脚之间，，。
15V Littelfuse TVS 5.0SMDJ15A应尽可能靠近IC 连接在输入两端。
25V MOSFET的雪崩额定值处在较高电压水平。
利用0.5 mΩ分流电阻，LM25066可在50A条件下提供有功电流限制（25 mV电流限制阈值电压），以及90A条件下的快速动作电路断路器功能（45 mV断路器阈值电压）。
断路器故障（输出短路）期间的相关电流和电压波形如图4的示波器波形所示。
图4：输出短路引起的热插拔断路器故障的示波器波形H，因此其在90A储存的峰值能量是8.9 mJ（兆焦耳）。
这个能量也相当于图4中TVS瞬时功率波形的面积。
μs，而这是为TVS选择的脉冲持续时间td。
从公式（5）得出的电流摆率和18V的钳位电压表明，串联寄生电感约为1.1 μ在短路故障条件下，随着来自其45A初始稳态水平输入电流的增加，电源轨阻抗引起输入电压（见褐色电压轨迹）下跌。
当输入电流达到90A时，通路MOSFET关断（见绿色电流轨迹）。
在这个瞬间，由于一些寄生引线电感会出现输入电压初始尖峰，但很快就在约18V时被TVS钳位了。
由于TVS的动态阻抗，随着TVS电流降至接近零，钳位电压略有降低。
TVS电流下降到零所需的时间为11虽然每个热插拔应用中不一定必需，但TVS应该是高电流系统中考虑的基本电路元件，这样才能提高瞬态电路故障期间的耐用性和可靠性。
六、参考文献[1] 采用PMBus的LM25066系统电源管理和保护IC，/pf/LM/LM25066.html[2] 采用PMBus的LM5066/4（正/负）高电压系统电源管理和保护IC，/en/power/hv_hot_swap.html[3] 服务器和数据中心规范/[4] Littelfuse TVS二极管目录，/tvs-diode.html[5] Microsemi应用注解120、125、134，/support/micnotes.asp。