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干貨 | 你真的會(huì)選TVS二極管嗎?

來源:深圳市晧辰電子科技有限公司   2021年06月10日 18:02  

作為硬件工程師,相信大家都用過TVS二極管,但選擇一個(gè)合適的,可能并沒有那么簡(jiǎn)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(hù)信號(hào)的正常工作電壓,Vrwm比被保護(hù)信號(hào)的工作電壓越大,漏電流越小;TVS的Vrwm越低,對(duì)應(yīng)的鉗位電壓Vc越低,對(duì)信號(hào)的保護(hù)作用越好。

 

2、判斷被保護(hù)信號(hào)是交流還是直流,一般情況下,交流信號(hào)選擇雙向TVS,直流信號(hào)選擇單向TVS。雙向的優(yōu)勢(shì)是靈活,IO和地隨意接;單向的優(yōu)勢(shì)是反向鉗位電壓比雙向的更低。

 

3、根據(jù)被保護(hù)的信號(hào)速率,選擇合適的結(jié)電容,如下給出了常見接口,推薦的ESD結(jié)電容的大小范圍。

 

數(shù)據(jù)來源TI德州儀器

 

4、選用的TVS需達(dá)到或超過 IEC 61000-4-2 Level4標(biāo)準(zhǔn),IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)ESD的,對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)GB/T 17626.2,但請(qǐng)注意,這也只是針對(duì)TVS IC,過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),保證TVS不會(huì)損壞,被保護(hù)電路會(huì)不會(huì)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(gè)等級(jí)

 

TVS一般也會(huì)過IEC 61000-4-4(EFT)和IEC 61000-4-5(surge)標(biāo)準(zhǔn),在TVS的數(shù)據(jù)手冊(cè)里可以看到,EFT有的不給出,和ESD的測(cè)試方法不一樣,在這里不展開。

 

5、根據(jù)被保護(hù)信號(hào)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(gè)TVS的鉗位電壓數(shù)據(jù),有4個(gè)值,選型時(shí),該看哪一個(gè)呢?

 

 

上面兩個(gè)都是14V,因?yàn)門LP 16A 100ns和IEC 61000-4-2 ESD接觸放電 8KV是有對(duì)等關(guān)系的,IEC等級(jí)和TLC的對(duì)照關(guān)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(gè)Vc=8.3V和10V,測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61000-4-5,浪涌波形是8/20us,指8us達(dá)到100%Ipp,20us后達(dá)到50%Ipp,所以看到,反向峰值電流Ipp為4A時(shí)的鉗位電壓是要比1A時(shí)的大的。

 

IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)8/20us浪涌波形

 

當(dāng)兩個(gè)TVS都都能過IEC 61000-4-2 8KV ESD時(shí),在TLP曲線中,看16A電流對(duì)應(yīng)的鉗位電壓,越低的代表這個(gè)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(tài)100ns測(cè)試給出的,和真正我們理解的,持續(xù)工作不會(huì)損壞的鉗位電壓還是有差別的。

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