TVS防突波

TVS二極管（Transient Voltage Suppressor，瞬態(tài)電壓抑制二極管）是一種專門(mén)用于抑制電路中的突波（瞬態(tài)過(guò)壓）的半導(dǎo)體器件，其核心作用是通過(guò)快速鉗位和吸收能量，保護(hù)敏感電子元件免受電壓尖峰、浪涌等瞬態(tài)事件的損害。以下是其防突波作用的詳細(xì)說(shuō)明：

一、TVS二極管防突波的核心機(jī)制

1. 快速響應(yīng)

   • 響應(yīng)時(shí)間極短（<1納秒），遠(yuǎn)快于常規(guī)保險(xiǎn)絲或MOV（壓敏電阻），能在突波電壓出現(xiàn)的瞬間啟動(dòng)保護(hù)。

   • 例如：雷擊產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓（μs級(jí)上升時(shí)間）可被TVS迅速鉗位，避免電路損壞。

2. 電壓鉗位

   • 當(dāng)突波電壓超過(guò)TVS的?擊穿電壓（VBR）?時(shí)，TVS會(huì)進(jìn)入雪崩擊穿狀態(tài)，將電壓鉗位在?鉗位電壓（VC）?水平（通常為VBR的1.3~1.5倍）。

   • 示例：若TVS的VBR為12V，VC可能為18V，可將輸入電壓限制在18V以內(nèi)，保護(hù)后級(jí)5V芯片。

3. 能量吸收

   • TVS通過(guò)?峰值脈沖功率（PPPM）?吸收突波能量（如雷擊、感性負(fù)載切換的能量），典型功率范圍從?200W到數(shù)千瓦。

   • 例如：汽車12V電源線中，TVS可吸收負(fù)載突降（Load Dump）產(chǎn)生的60V/100ms浪涌。

二、TVS二極管的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)

1. 高能量處理能力

   • 單次吸收能量遠(yuǎn)高于ESD二極管，適用于?高功率突波場(chǎng)景（如電源浪涌、雷擊）。

   • 對(duì)比：ESD二極管側(cè)重多次ESD防護(hù)，而TVS側(cè)重單次/多次高能量浪涌抑制。

2. 雙向/單向保護(hù)

   • 雙向TVS：用于交流或正負(fù)交替電壓場(chǎng)景（如RS-485通信線）。

   • 單向TVS：用于直流電源正極保護(hù)（如5V供電線路）。

3. 低漏電流

   • 靜態(tài)漏電流低至?μA級(jí)，正常工作時(shí)幾乎不增加電路功耗。

4. 寬電壓覆蓋范圍

   • 擊穿電壓覆蓋?5V至600V，適配從低壓數(shù)字電路到高壓電源系統(tǒng)的防護(hù)需求。

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 電源線防護(hù)

   • AC/DC輸入：抑制雷擊浪涌（如IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)下的1.2/50μs電壓波）。

   • 車載電子：防護(hù)負(fù)載突降（Load Dump）、拋負(fù)載（Jump Start）等瞬態(tài)事件。

2. 通信接口保護(hù)

   • RS-232/485、CAN總線：抑制線纜感應(yīng)雷擊或電磁干擾（EMI）引起的突波。

   • 以太網(wǎng)、USB：防止熱插拔或靜電耦合導(dǎo)致的電壓尖峰。

3. 工業(yè)設(shè)備

   • 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路：吸收繼電器、電機(jī)啟停時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)。

   • PLC I/O端口：防護(hù)現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)的瞬態(tài)干擾。

4. 消費(fèi)電子

   • 充電器端口：抑制快充協(xié)議切換時(shí)的電壓抖動(dòng)。

   • 顯示屏接口：防止HDMI/DisplayPort熱插拔浪涌。

四、TVS vs 其他突波防護(hù)器件對(duì)比

五、選型關(guān)鍵參數(shù)

1. 擊穿電壓（VBR）

   • 需高于電路正常工作電壓，但低于被保護(hù)器件的最大耐壓。

   • 示例：5V電路可選VBR=6.8V的TVS。

2. 鉗位電壓（VC）

   • 確保VC低于后級(jí)電路的安全閾值（如IC的絕對(duì)最大額定電壓）。

3. 峰值脈沖功率（PPPM）

   • 根據(jù)突波能量選擇，如雷擊測(cè)試要求10/1000μs波形下至少吸收數(shù)百瓦。

4. 封裝與散熱

   • 大功率場(chǎng)景（如電源輸入）需選?SMC、SMA?等封裝，支持散熱片安裝。

六、實(shí)際設(shè)計(jì)案例

場(chǎng)景：車載12V電源防護(hù)

• 威脅：負(fù)載突降（60V/100ms）、ISO 7637-2脈沖5a/5b（87V/400ms）。

• 選型：

  • TVS型號(hào)：SMBJ36A（VBR=40.1V，VC=58.1V，PPPM=600W）。

  • 配合LC濾波和保險(xiǎn)絲，形成多級(jí)防護(hù)。