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仪表抗干扰器件的特性及应用（二） |
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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、硅瞬变吸收二极管 |
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硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；其应用是与被保护设备并联使用。硅瞬变电压吸收 |
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二极管具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力，多的电压档次。可用于保护设备或电路免受静电、电感性 |
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负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。 |
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2.1 ?TVS的特性 |
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TVS的电路符号和普通的稳压管相同。其电压－电流特性曲线如图1所示。其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的 |
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PN结雪崩器件。图2是 TVS的电流－时间和电压－时间曲线。在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压 |
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VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝 |
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位到预定的最大箝位电压VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是 |
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TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10～12S级的速度，将 |
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其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电位箝位于预定值，有效地保护电子设备中的元器件免受 |
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浪涌脉冲的损害。TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前已 |
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广泛应用于家用电器、电子仪表、通讯设备、电源、计算机系统等各个领域。 |
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2.2? TVS的主要参数 |
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2.2.1最大反向漏电流ID： |
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当最大反向工作电压施加到TVS上时产生的一个恒定电流称为最大漏电流。当TVS用于高阻抗电路时，这个漏电流是一个重要的 |
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参数。 |
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2.2.2击穿电压VBR： |
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VBR是TVS最小的击穿电压，指器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流条件小所测得的器件两端的电压值。在25℃时，低 |
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于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流（IR）时，加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS的 |
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VBR与标准值的离散程度，可把VBR分为5%和10%两种。对于5%的VBR来说，VWM=0.85VBR;对于10%的VBR来说，VWM=0.81VBR。 |
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2.2.3击穿电流IR： |
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指器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电压条件下所测得的流过器的电流值。 |
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2.2.4最大反向工作电压值VWM： |
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该电压是指器件反向工作时，在规定的漏电流下，器件两端的电压值，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。通常 |
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取： VWM=（0.8～0.9）VBR 在这个电压下，器件的功率消耗很小。 |
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2.2.5最大反向峰值脉冲电流IPP： |
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该参数是指在反向工作条件下，在规定的脉冲时间内器件所允许通过的最大峰值脉冲电流 |
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2.2.6最大箝位电压VC： |
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当持续时间为20 μ S的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压称为最大箝位电压。最大箝位电压与击穿电 |
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压之比称为箝位系数。一般箝位系数取值为1.33（在总的额定功率下）或1.20（在50%的额定功率下）。最大箝位电压Vc和最 |
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大峰值脉冲电流IPP。反应了TVS的浪涌抑制能力。 |
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2.2.7 电容量C |
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电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰 |
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减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。 |
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2.2.8 最大峰值脉冲耗功PM。 |
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PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的 |
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功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而 |
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且。TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%。如果电路内出现重 |
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复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，又可能损坏TVS。 |
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2.3? TVS的分类。 |
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TVS器件按极性可分为单极性和双极性两种；按用途可分为通用型和专用型；按封装和内部结构可分为：轴向引线二极管、双列 |
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直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等。轴向引线的产品峰值功率可以达到400W、500W、600W、1500W和5000W。其中大功率的 |
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产品主要用在电源馈线上，低功率产品主要用在高密度安装的场合。对于高密度安装的场合还可以选择双列直插和表面贴装的 |
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封装形式。 |
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1、TVS的命名 |
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市场上能见到如下系列的TVS管：SA系列－500W；P6KE,? SMBJ系列－600W；1N5629～1N6389, 1.5KE,? LC, LCE系列－ |
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1500W；5KP系列－5000W；15KAP, 15KP系列－1500W，其中尤以P6KE和1.5KE系列最为常见，它们的命名规则如下： |
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第一部分P6KE或1.5KE代表产品系列； |
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第二部分的数字，代表最小击穿电压； |
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第三部分字母A或CA，A代表单向TVS管；CA代表双向TVS管。 |
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例如，P6KE200A为500W最小击穿电压约200V的单向TVS管。 |
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2.5瞬态干扰抑制器的比较 |
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各种瞬态干扰抑制器件的共同特点为器件在阈值电压以下都呈现高阻抗，一旦超过阈值电压，则阻抗便急剧下降，都对尖峰电 |
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压又一定的抑制作用。但各自都有缺点，因此根据具体的应用场合，一般采用上述器件中的一个或者几个的组合来组建相应的 |
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保护电路。各种浪涌抑制器件的参数对比见表1所列。 |
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参?? 数 |
气体放电管 |
TVS |
压敏电阻 |
类型 |
撬棒 |
箝位 |
箝位 |
反应速度 |
小于1μｓ |
10ˉ12S |
50×10ˉ9S |
典型电容值/pF |
1 |
50 |
500～5000 |
反向漏电流 |
小于1pA |
200μA |
5～10μＡ |
是否老化 |
否 |
否 |
是 |
最高实用温度 |
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175℃ |
15℃ |
最大放电电流/A、80×20μｓ波形 |
2000 |
50 |
6500 |
箝位因子Vc/Vbr |
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不大于1.5 |
最大7～8 |
封闭性质 |
密封 |
密封 |
透气 |
价格 |
便宜 |
较贵 |
便宜 |
器件极性 |
单双极性 |
单双极性 |
单极性 |
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表1：集中常用瞬态烦扰抑制器性能比较 |
