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仪表抗干扰器件的特性及应用（三） |
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作者周志敏 山东莱芜钢铁集团公司动力部 |
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1、TVS的工程应用 |
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2、TVS的选用 |
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3.1.1确定被保护电路的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和最大可承受电压。 |
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3.1.2? TVS的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向 |
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漏电流太大影响电路的正常工作。 |
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3.1.3? TVS的最大反向箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。 |
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3.1.4在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功率PM必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位 |
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电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流、一般TVS的最大峰值脉冲功率是以10/1000 μ Ｓ的非重复脉冲给出的，而实际的 |
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脉冲宽度是由脉冲源决定的，当脉冲宽度不同时其峰值功率也不同。如果600WTVS，对1000 μ Ｓ脉宽最大吸收功率位600W，但 |
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是对50 μ Ｓ脉宽吸收功率就可达到2100W，而对10 μ Ｓ的脉宽最大吸收功率就只有200W了。而且吸收功率还和脉冲波形有关： |
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如果是半个正弦波形式的脉冲，吸收功率就要减到75%，若是方波形式的脉冲，吸收功率就要减到66%。 |
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3.1.5平均稳态功率的匹配对于需要承受有规律的、短暂的脉冲群冲击的TVS，如应用在继电器、功率开关或电机控制等场合，有
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必要引入平均稳态功率的概念。举例说明，在一功率开关电路中会产生120Hz，宽度为4 μ Ｓ，峰值电流为25A的脉冲群。选用 |
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的VS可以将单个脉冲的电压箝位到11.2V。此中平均稳态功率的计算为：脉冲时间间隔等于频率的倒数1/120=0.0083S，峰值吸 |
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收T功率是箝位电压与脉冲电流的乘积11.2V×25A=280W，平均功率则为峰值功率与脉冲宽度对脉冲间隔比值的乘积； |
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即280×（0.000004S/0.0083S）=0.134W。也就是说，选用的TVS平均稳态功率必须大于0.134W。 |
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3.1.6对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。 |
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3.1.7根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。 |
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3.1.8温度考虑瞬态电压抑制器可以在-55℃～+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度下工作，由于其反向漏电流ID是 |
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随温度增加而增加；功耗随TVS结温增加而下降，从+25℃到+175℃，大约线性下降50%；击穿电压VBR随温度的增加按一定的系 |
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数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。 |
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3.2应用实例 |
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3.2.1? TVS在综合浪涌保护系统中的应用；或三级组成，利用各种浪涌抑制器件的特点，可以实现可靠保护。气体放电管一般 |
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放在线路输入端，做为一级浪涌保护器件，成搜大的浪涌电流，二级保护器件采用压敏电阻，在μ s级市价范围内更快地响应。 |
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对于高灵敏的电子电路，可采用三级保护器件TVS，在ps级时间范围内对浪涌电压产生响应。如 图3所示。Da能够雷电等浪涌到 |
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来时，TVS首先起动，会把瞬间过电压精确控制在一定的水平；如果浪涌电流大，则压敏电阻起动，并泄放一定的蓝共电流；两 |
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端的电压会有所提高，直至推动前级气体放电管的放电，把大电流泄放到地。 |
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3.2.2TVS在开关电源驱动电路中的应用； |
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TVS管应用电路如图4所示，为一典型的开关电源驱动电路。当功率开关管关断时， |
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由于开关变压器线圈漏感的纯在，会产生极高的反电势，有可能将功率开关管击穿。当在开关变压器一次侧并接上TVS管后，可 |
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以有效地吸收电压尖峰，保护功率开关管的安全，降低对功率开关管耐压的要求。TVS管的选择如下： |
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220V交流市电经整流滤波后变为高压直流供给开关变压器，此高压直流变化范围是240V～360V，而由于变压器漏感和引线电感 |
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的存在，关断过电压可以高达几千伏，功率开关管关断时难于同时承受这两种电压。综合考虑可以选用UWM等于200V左右的 |
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TVS，这样将关断过电压控制在300V以内，加上电源电压，功率开关选用耐压为700V的管型即可。 |
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3.3TVS管在使用中应注意的事项 |
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对瞬变电压的吸收功率（峰值）与瞬变电压脉冲宽度间的关系。手册给的只是特定脉宽 |
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下的吸收功率（峰值），而实际线路中的脉冲宽度则变化莫测，事前要有估计。对宽脉冲应降额使用。对小电流负载的保护， |
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可意识地在线路中增加限流电阻，只要限流电阻的阻值适当，不会影响线路的正常工作，但限流电阻对干扰所产生的电流却会大 |
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大减小。这就有可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行保护。对重复出现的瞬变电压的抑制，尤其值得注意的 |
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是TVS管的稳态平均功率是否在安全范围之内。作为半导体器件的TVS管，要注意环境温度升高时的降额使用问题。特别要注意 |
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TVS管的引线长短，以及它与被保护线路的相对距离。当没有合适电压的TVS管供采用时，允许用多个TVS管串联使用。串联管的 |
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最大电流决定于所采用管中电流吸收能力最小的一个。而峰值吸收功率等于这个电流与串联管电压之和的乘积。 |
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TVS管的结电容是影响它在高速线路中使用的关键因素，在这用情况下，一般用一个TVS管与一个快恢复二极管以背对背的方式连 |
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接，由于快恢复二极管有较小的结电容，因而二者串联的等效电容也较小，可满足高频使用的要求。 |
