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干货 | 你真的会选TVS二极管吗?

2021-06-04
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作为硬件工程师,相信大家都用过TVS二极管,但选择一个合适的,可能并没有那么简单。


下面列出了选择合适TVS的几大步骤:


1、Vrwm大于等于被保护信号的正常工作电压,Vrwm比被保护信号的工作电压越大,漏电流越小;TVS的Vrwm越低,对应的钳位电压Vc越低,对信号的保护作用越好。


2、判断被保护信号是交流还是直流,一般情况下,交流信号选择双向TVS,直流信号选择单向TVS。双向的优势是灵活,IO和地随意接;单向的优势是反向钳位电压比双向的更低。


3、根据被保护的信号速率,选择合适的结电容,如下给出了常见接口,推荐的ESD结电容的大小范围。


数据来源TI德州仪器


4、选用的TVS需达到或超过 IEC 61000-4-2 Level4标准,IEC 61000-4-2标准是针对ESD的,对应国标GB/T 17626.2,但请注意,这也只是针对TVS IC,过这个标准,保证TVS不会损坏,被保护电路会不会损坏,还是需要看钳位电压。


IEC 61000-4-2 ESD空气和接触放电的四个等级


TVS一般也会过IEC 61000-4-4(EFT)和IEC 61000-4-5(surge)标准,在TVS的数据手册里可以看到,EFT有的不给出,和ESD的测试方法不一样,在这里不展开。


5、根据被保护信号能承受的最大电压,在TLP曲线中选择合适的钳位电压。


如下是一个TVS的钳位电压数据,有4个值,选型时,该看哪一个呢?



上面两个都是14V,因为TLP 16A 100ns和IEC 61000-4-2 ESD接触放电 8KV是有对等关系的,IEC等级和TLC的对照关系如下:


  • IEC 1-kV level = 2 A, 100 ns TLP pulse
  • IEC 2-kV level = 4 A, 100 ns TLP pulse
  • IEC 4-kV level = 8 A, 100 ns TLP pulse
  • IEC 6-kV level = 12 A, 100 ns TLP pulse
  • IEC 8-kV level = 16 A, 100 ns TLP pulse


下面两个Vc=8.3V和10V,测试的标准是IEC 61000-4-5,指定的浪涌波形是8/20us,指8us达到100%Ipp,20us后达到50%Ipp,所以看到,反向峰值电流Ipp为4A时的钳位电压是要比1A时的大的。


IEC 61000-4-5标准8/20us浪涌波形


当两个TVS都都能过IEC 61000-4-2 8KV ESD时,在TLP曲线中,看16A电流对应的钳位电压,越低的代表这个TVS性能越好。


TVS TLP I-V曲线


需要注意,TLP曲线中的“钳位电压”为瞬态100ns测试给出的,和真正我们理解的,持续工作不会损坏的钳位电压还是有差别的。


今天的分享到这里就结束了,希望对你有帮助。

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