原标题：关于TVS二极管选型，这篇文章总结到位了

　　提到TVS，相信大部分电子工程师都知道，它是用来端口防护的，防止端口瞬间的电压冲击造成后级电路的损坏。

　　虽然TVS在电路中具有举足轻重的地位，但针对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“你应该选择哪个器件”，却很少对选型过程提供理论计算。

　　而大部分电子工程师在对面TVS选型的时候，新人凭参考，老人凭经验，一旦更换厂家或者更换测试条件，就无从下手了……本文就专门解决这一问题，让新人老人对TVS选型都能得心应手。

　　都是限制个电压，为何人家的选型就比我优秀?

　　1、工作原理

　　TVS(Transient Voltage Suppressors)，即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管。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迅速由高电阻状态突变为低电阻状态，泄放由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阻值又恢复为高阻态。

　　图1：TVS工作原理

　　2、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)Vrwm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压下测量，对于某一型号TVS，I R应在规定值范围内。对TVS两端施加电压值为 V RWM ，从电流表中读出的电流值即为TVS的漏电流 I R。对于同功率和同电压的TVS，在V RWM ≤10V 时，双向TVS漏电流是单向TVS漏电流的2倍。对于一些模拟端口，漏电流会影响AD的采样值，所以TVS的漏电流越小越好。(3)VBR击穿电压击穿电压，指在V-I特性曲线上，在规定的脉冲直流电流I T或接近发生雪崩的电流条件下测得TVS两端的电压。测试的电流It一般选取10mA左右，施加的电流的时间不应超过400ms，以免损坏器件，VBR MIN和VBR MAX是TVS击穿电压的一个偏差，一般TVS为±5%的偏差。测量时，V BR落在 V BR MIN .和 V BR MAX .之间视为合格品。(4)I PP峰值脉冲电流，V C钳位电压峰值脉冲电流，给定脉冲电流波形的峰值。TVS一般选用10/1000μs电流波形。钳位电压，施加规定波形的峰值脉冲电流I PP时，TVS两端测得的峰值电压。I PP及V C是衡量TVS在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数，这两个参数是相互联系的。对于TVS在防雷保护电路中的钳位特性，可以参考V C这个参数。对于相同型号TVS，在相同I PP下的V C越小，说明TVS的钳位特性越好。TVS的耐脉冲电流冲击能力可以参考I PP，同型号的TVS，I PP越大，耐脉冲电流冲击能力越强。(5)结电容CI，漏电流Ir结电容是TVS中的寄生电容，在高速IO端口保护需要重点关注，过大的结电容可能会影响信号的质量。漏电流主要带来了功率的损耗，或者是在模拟信号中，会影响AD信号的采样值。

　　图2：厂家一般都是提供10/1000μs的测试波形

　　图3：TVS的关键参数

　　3、选型过程

　　了解了TVS的基本参数，我们就开始进入最重要的TVS选型的过程了。选择TVS之前，我们首先要明白选择的终极目标：

　　电压合适能保护后级电路

　　引入的TVS的结电容不能影响电路

　　TVS功率余量充足，满足测试标准，且不能比保险管先挂

　　选型的过程，可以按照以下的步骤进行：

　　选择TVS最高工作电压Vrmw

　　选择TVS钳位电压VC

　　选择TVS的功率

　　评估漏电流Ir的影响

　　评估结电容的影响

　　(1)选择TVS最高工作电压Vrmw

　　在电路正常工作情况下，TVS应该是不工作的，即处于截止状态，所以TVS 的截止电压应大于被保护电路的最高工作电压。这样才能保证TVS在电路正常工作下不会影响电路工作。但是，TVS的工作电压高低也决定了TVS钳位电压的高低，在截止电压大于线路正常工作电压的情况下，TVS工作电压也不能选取的过高，如果太高，钳位电压也会较高。所以，在选择Vrwm时，要综合考虑被保护电路的工作电压及后级电路的承受能力。要求Vrwm要大于工作电压，否则工作电压大于Vrwm会导致TVS反向漏电流增大，接近导通，或者雪崩击穿，影响正常电路工作。综合考虑，Vrwm可以参考以下的公式：Vrwm≈1.1~1.2*VCC ;--------其中VCC为电路的最高工作电压。(2)选择选择TVS钳位电压VCTVS钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压，VC与TVS 的雪崩击穿电压及I PP都成正比。对于同一功率等级的TVS，其击穿电压越高V C也越高，所选TVS的最大箝位电压Vc不能大于被防护电路可以承受的最大电压。否则，当TVS钳在Vc时会对电路造成损坏。Vc可以参考以下的公式：VCPactual。(4)根据所选的TVS的结电容和漏电流评估影响如果TVS用在高速IO端口防护、模拟信号采样、低功耗设备场合，就需要考虑结电容和漏电流的影响，两则的参数越小越好。

　　4、选型举例

　　数据都是无趣的，我们以实际的案例举例：电路的正常工作电压VCC是24V，最高工作电压Vmax是26V,后级电路可承受的最高瞬态电压为50V，实验的测试波形为8/20μs波形，测试电压500V，测试电源内阻及PPTC的静态电阻合计为2Ω。根据上述信息选择合适的TVS。

　　图4：设计举例

　　(1)选择TVS最高工作电压

　　Vrmw≈1.1~1.2*VCC=26~28V

　　(2)选择选择TVS钳位电压VC

　　(3)计算实际测试波形功率

　　Pact=50*(500/3)*1/2=4166W

　　根据计算结果，可以选用5.0SMDJ26A这个TVS，由于这个TVS用在电源端口，结电容和漏电流基本可以忽略不计。

　　图5：5.0SMDJ26A TVS关键参数

       作者：阿甘

       来源：芯片之家