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深圳市晧辰電子科技有限公司

干貨 | 你真的會選TVS二極管嗎?

時間:2021-6-10閱讀:613
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作為硬件工程師,相信大家都用過TVS二極管,但選擇一個合適的,可能并沒有那么簡單。

 

下面列出了選擇合適TVS的幾大步驟:

 

1、Vrwm大于等于被保護信號的正常工作電壓,Vrwm比被保護信號的工作電壓越大,漏電流越小;TVS的Vrwm越低,對應的鉗位電壓Vc越低,對信號的保護作用越好。

 

2、判斷被保護信號是交流還是直流,一般情況下,交流信號選擇雙向TVS,直流信號選擇單向TVS。雙向的優勢是靈活,IO和地隨意接;單向的優勢是反向鉗位電壓比雙向的更低。

 

3、根據被保護的信號速率,選擇合適的結電容,如下給出了常見接口,推薦的ESD結電容的大小范圍。

 

數據來源TI德州儀器

 

4、選用的TVS需達到或超過 IEC 61000-4-2 Level4標準,IEC 61000-4-2標準是針對ESD的,對應國標GB/T 17626.2,但請注意,這也只是針對TVS IC,過這個標準,保證TVS不會損壞,被保護電路會不會損壞,還是需要看鉗位電壓。

 

IEC 61000-4-2 ESD空氣和接觸放電的四個等級

 

TVS一般也會過IEC 61000-4-4(EFT)和IEC 61000-4-5(surge)標準,在TVS的數據手冊里可以看到,EFT有的不給出,和ESD的測試方法不一樣,在這里不展開。

 

5、根據被保護信號能承受的最大電壓,在TLP曲線中選擇合適的鉗位電壓。

 

如下是一個TVS的鉗位電壓數據,有4個值,選型時,該看哪一個呢?

 

 

上面兩個都是14V,因為TLP 16A 100ns和IEC 61000-4-2 ESD接觸放電 8KV是有對等關系的,IEC等級和TLC的對照關系如下:

 

  • 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

 

下面兩個Vc=8.3V和10V,測試的標準是IEC 61000-4-5,浪涌波形是8/20us,指8us達到100%Ipp,20us后達到50%Ipp,所以看到,反向峰值電流Ipp為4A時的鉗位電壓是要比1A時的大的。

 

IEC 61000-4-5標準8/20us浪涌波形

 

當兩個TVS都都能過IEC 61000-4-2 8KV ESD時,在TLP曲線中,看16A電流對應的鉗位電壓,越低的代表這個TVS性能越好。

 

TVS TLP I-V曲線


需要注意,TLP曲線中的“鉗位電壓”為瞬態100ns測試給出的,和真正我們理解的,持續工作不會損壞的鉗位電壓還是有差別的。

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