防护
TVS 二极管(通用型)
用于电源轨与较低速信号线的主力浪涌抑制器。
这是什么?
TVS(瞬态电压抑制器)二极管是一种设计用来钳位电源轨或信号线电压尖峰的重型雪崩二极管。当轨道电压超过 TVS 击穿电压时,二极管会大量导通并以热能形式吸收浪涌能量。与超低电容的 ESD 二极管不同,通用 TVS 器件针对较高的电流处理能力优化(数十到数百安培),代价是电容较高,适用于 DC 轨道与较慢速信号。
何时需要它?
- 面对电缆插拔瞬态的 DC 电源输入(例如 5 V / 12 V / 24 V 适配器插孔)。
- 电感切换造成电压尖峰的工业 24 V 控制轨。
- 暴露于室外布线的 RS-485 / RS-232 / CAN 总线线路。
- 受电端的 PoE(以太网供电)输入钳位。
- 任何需要比 ESD 二极管更高浪涌耐受度的场合,通常为 IEC 61000-4-5 浪涌测试 Level 3 或 4。
如何挑选合适的型号
- VRWM(反向工作电压)
- 应位于或略高于标称轨道电压。设得太高钳位会松散;设得太低 TVS 在正常运行时会导通。
- VBR(击穿电压)
- 通常比 VRWM 高 10-15%。为二极管开始导通的位置。
- 峰值 IPP 下的 VC(钳位电压)
- 最坏情况浪涌时被保护电路所见的电压。选择要使 VC < 下游 IC 的绝对最大额定值。
- IPP(峰值脉冲电流)
- 在 8/20 μs(IEC 61000-4-5)或 10/1000 μs(TVS 功率额定所用的波形)下的浪涌电流能力。需符合产品必须通过的浪涌等级。
- PPP(峰值脉冲功率)
- 浪涌期间的功率耗散。PPP 越高代表芯片越大,封装越大,成本越高。
- 单向 vs 双向
- 单向用于 DC 电源轨,双向用于 AC 信号或平衡数据线。在相同电压下,双向的电容约为单向的一半。
Magnias 提供的产品
Magnias TVS 二极管涵盖 VRWM 5.0 V 至 440 V 和峰值脉冲功率 200 W 至 5000 W(10/1000 μs):SMF(SOD-123FL,200 W 和 400 W),SMA(400 W 和 600 W),SMB(600 W 和 1000 W),SMBF(1500 W 和 3000 W)与 SMC(1500 W,3000 W 和 5000 W)。提供单向与双向,多数系列有无卤素(-H)与 AEC-Q101(-A)版本(请见各数据手册)。6600 W / 8000 W 的 DO-218 料号在 Load Dump 页面,非对称 RS-485 保护器件 PT0712JL(12 V / 7 V,SOT23)则在 ESD 页面。
常见问题
通用 TVS 与 ESD 二极管有何不同?
物理相同,优化方向不同。ESD 二极管针对极低电容与快速响应优化,浪涌额定为几安培到几十安培。通用 TVS 针对浪涌能量优化,在 10/1000 μs 下为几百到几千瓦,电容高得多:更适合电源轨,不太适合高速数据。
我的 TVS 应能承受多大的浪涌等级?
依您必须通过的系统测试决定。IEC 61000-4-5 的测试等级为 0.5 kV(等级 1),1 kV(等级 2),2 kV(等级 3)与 4 kV(等级 4),另有特殊等级 X。产品标准通常让线对线比线对地低一个等级。测试电压除以源阻抗(电源端口线对线 2 Ω和线对地 12 Ω),就是 TVS 必须承受的 8/20 μs 峰值电流。
TVS 能取代保险丝吗?
不行。TVS 钳位电压;保险丝断开电流。两者搭配使用,TVS 钳位尖峰,保险丝(或 PTC)中断持续过电流。
是否该加串联电阻?
视情况而定。对高能量事件,在 TVS 之前加一个小串联电阻(1-10 Ω)可分担能量,并降低 IC 处的钳位电压。常见于 RS-485 / CAN / 传感器线。
为什么 RS-485 上的双向 TVS 是非对称的?
RS-485 相对于地不对称摆动(+12 V / −7 V 共模范围)。对称双向 TVS 要么是在正常范围内钳位(不好),要么是有一侧 VBR 过高。我们的 PT0712JL 等非对称 TVS 完全匹配总线轮廓。
SMF,SMA,SMB,SMC 与 DO-218 有何不同?
尺寸与峰值脉冲功率不同。SMA(DO-214AC),SMB(DO-214AA)与 SMC(DO-214AB)是 DO-214 家族的三种尺寸;SMF(SOD-123FL)更小,DO-218 更大。TVS 封装按峰值脉冲功率而不是持续电流来分级。Magnias 料号在 10/1000 μs 下:SMF 200-400 W,SMA 400-600 W,SMB 600-1000 W,SMBF 1500-3000 W 和 SMC 1500-5000 W,DO-218 load-dump 料号 6600-8000 W。