0瞬态电压抑制器（TVS）具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、家用电器、仪器仪表等各个领域。本文将结合TVS应用的特点及使用注意事项，介绍TVS的几种典型应用电路，并通过TVS在热插拔电路?；?/u>和汽车电源线?；ぶ杏τ玫氖道?，来详细探讨如何正确应用TVS和使TVS的应用效能最佳。
在实际的应用电路中，处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法，就是将瞬时电流从敏感器件引开。为达到这一目的，将TVS在线路板上与被?；は呗凡⒘?。这样，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TNS将发生雪崩击穿，从而提供给瞬时电流一个超低阻抗的通路，其结果是瞬时电流通过TVS被引开，从而避开被?；て骷?，并且在电压恢复正常值之前使被?；せ芈芬恢北３纸刂沟缪?。在此之后，当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管再自动恢复至高阻状态，
整个回路进入正常电压状态。
1TVS应用的三大特点
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脉冲，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，便会导致损坏。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。2TVS管在使用中应注意的事项对瞬变电压的吸收功率（峰值）与瞬变电压脉冲宽度间的关系。手册给的只是特定脉宽下的吸收功率（峰值），而实际线路中的脉冲宽度则变化莫测，事前要有估计。对宽脉冲应降额使用。对小电流负载的?；?，可有意识地在线路中增加限流电阻，只要限流电阻的阻值适当，不会影响线路的正常工作，但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小。这就有可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行?；?。
对重复出现的瞬变电压的抑制，尤其值得注意的是TVS管的稳态平均功率是否在安全范围之内。
3TVS的典型应用电路
3.1TVS在交流电路中的应用
图1所示是一个双向TVS在交流电路中的应用电路。应用TVS可以有效地抑制电网带来的过载脉冲，从而起到?；?a target='_blank' class='arckwlink_hide'>整流桥及负载中所有元器件的作用。图1中的TVS箝位电压应不大于电路的最大允许电压。
3.2用TVS?；ぶ绷?a href='http://www.kedileralemi.com/tags/稳压电源/' target='_blank' class='arckwlink_hide'>稳压电源
图2是一个直流稳压电源，在其稳压输出端加上TVS，可以?；な褂酶玫缭吹囊瞧魃璞?，同时还可以吸收电路中晶体管的集电极到发射极间的峰值电压，从而?；?a target='_blank' class='arckwlink_hide'>晶体管。建议在每个稳压源的输出端增加一个TVS管，这样可以大幅度地提高整机的可靠性。
3.3用TVS?；ぞ骞艿缏?/p>
各种瞬变电压能使晶体管的EB结或CE结击穿而损坏，特别是晶体管集电极有感性（线圈、变压器、电动机）负载时，通?；岵哐狗吹缡?，因而可能使晶体管损坏。在实际应用中，建议采用TVS作为?；て骷?。图3所示为TVS?；ぞ骞艿乃闹值缏肥道?。
3.4用TVS?；ぜ稍朔?/p>
集成运放对外界电应力非常敏感。因此，在使用运放的过程中，如果因操作失误或采取了不正常的工作条件，往往会出现过大的电压或电流，特别是浪涌和静电脉冲，从而很容易使运放受损或失效。图4所示是用TVS在运放差模输入端防止过压损伤的?；さ缏?/u>。
4TVS的应用实例
4.1TVS用于热插拔电路?；?/p>
在热插拔应用中，TVS主要用作需要被中断的差模电流的接地分流路径。热插拔系统常被用在分布式电源系统中提供可靠的系统?；ず偷缙芾?，典型服务器系统的线卡接口和热插拔
电路原理图如图5所示。
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5中的通路MOSFETQ1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，以致产生过压动态行为。为了防止下游元件被损坏，在分流?；づ渲弥写覸IN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，如图5所示。
应用于热插拔电路中的TVS选择可按照以下步骤进行：
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15VTVS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（式中，VC：钳位电压；IP：峰值脉冲电流；VC（max）：最大钳位电压；VBR：击穿电压；IPP：采用10/1000ms波形的VC（max）条件下的最大峰值脉冲电流。）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（式中，L为电路中的寄生电感）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6（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6（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。
4.2TVS用于汽车电源线的初级?；ず痛渭侗；?/p>
电子控制单元、传感器和信息娱乐系统等汽车电子设备连接在一根电源线上，如图7所示。这些电子产品的电源是电池和交流发电机，这两种电源的输出电压都不稳定，容易受温度、工作状态和其他条件影响。此外，使用燃油喷射系统、阀、电机、电气和水解控制器等电磁线圈负载的汽车系统，会把ESD、尖峰噪声和其他类型的瞬态和浪涌电压引入到电源和信号线上。因此，汽车设计中必须?；さ缱由璞福ɡ缈刂频ピ?、传感器和信息娱乐系统）免受电
源线上出现的有害浪涌电压、瞬态电压、ESD和噪声的损害。瞬态电压抑制器（TVS）是汽车电子?；さ睦硐敕桨?，下面主要介绍TVS在汽车电源线中的初级?；ず痛渭侗；びτ?。
4.2.1汽车电源线初级?；ぃㄋΩ汉桑?/p>
用于汽车电子初级?；さ乃Ω汉蒚VS有两类：外延型和非外延型。在反偏模式下，这两组产品具有相似的击穿工作特性。不同之处在于，外延型TVS在正向模式下具有低正向压降（VF）特性，非外延型TVS在相同条件下VF相对较高。
在反向电源输入模式中，电源线电压与TVSVF的电压相同，这种反偏模式会引起电子线路故障，外延型TVS的低正向压降能够很好地解决这个问题，如图8所示。
4.2.2汽车电源线的次级?；?/p>
汽车系统中?；さ缏返某跫抖韵笫歉呃擞康缪?，但是被钳位的电压仍然很高。因此，在24V动力总成中的次级?；ぬ乇鹬匾?，比如卡车和货车中的动力总成。其主要原因是因为大多数稳压器和DC-DC转换器IC的最大输入电压是45V~60V。对于此类应用，建议使用图9中的次级?；?。在电源线上增加电阻R可以减小瞬态电流，这样就可以使用更小额定功率的TVS作为次级?；?。
5TVS二极管效能最佳化
如何使TVS在电路中应用的效能最佳？印制电路板的布线及电路元件的选择很重要，通过合理放置TVS的位置、接地选择、寄生电感和回路区的处理，以及突崩式TVS与二极管阵列、单向与双向突崩式TVS二极管、外部与内部晶片?；さ缏返谋冉?，科学合理地进行PCB的布线和TVS元件的选择，使TVS的效能最佳化。
6结语
本文详细介绍了TVS的应用特点、典型应用及应用实例，并从印制电路板的布线和TVS元件的选择两个方面探讨了如何使TVS的效能最佳化的措施，对电路?；ど杓乒こ淌侠砀咝вτ肨VS进行电路?；ど杓品浅Ｓ胁慰技壑?。
编辑：hfy
工商网监
评论