TVS管的優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：

　?、贀舸▽?dǎo)通）前相當(dāng)于開(kāi)路，電阻很大，沒(méi)有漏電流或漏電流很小；

　　②擊穿（導(dǎo)通）后相當(dāng)于短路，可通過(guò)很大的電流，壓降很??；

　　③具有雙向?qū)ΨQ特性。

　　④響應(yīng)速度都很快，ns級(jí)。

　　⑤擊穿電壓一致性好。

　　缺點(diǎn)：

　　①通流量較小，只有幾百A。

　　②擊穿電壓只有若干特定值。

　　③電容較大，有幾十至幾百pF

　　TVS管有單向與雙向之分

　　TVS管有單向與雙向之分（單向的型號(hào)后面的字母為“A”，雙向的為“CA”），單向TVS管的特性與穩(wěn)壓二極管TVS管使用時(shí)，一般并聯(lián)在被保護(hù)電路上。為了限制流過(guò)TVS管的電流不超過(guò)管子允許通過(guò)的峰值電流IPP，應(yīng)在線路上串聯(lián)限流元件，如電阻、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、電感等。相似，雙向TVS管的特性相當(dāng)于兩個(gè)穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)。

　　TVS管工作原理

　　器件并聯(lián)于電路中，當(dāng)電路正常工作時(shí)，它處于截止?fàn)顟B(tài)（高阻態(tài)），不影響線路正常工作，當(dāng)電路出現(xiàn)異常過(guò)壓并達(dá)到其擊穿電壓時(shí)，它迅速由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，給瞬間電流提供低阻抗導(dǎo)通路徑，同時(shí)把異常高壓箝制在一個(gè)安全水平之內(nèi)，從而保護(hù)被保護(hù)IC或線路；當(dāng)異常過(guò)壓消失，其恢復(fù)至高阻態(tài)，電路正常工作。

　　TVS允許的正向浪涌電流在TA＝250C，T＝10ms條件下，可達(dá)50～200A。雙向TVS可在正反兩個(gè)方向吸收瞬時(shí)大脈沖功率，并把電壓鉗制到預(yù)定水平， 雙向TVS適用于交流電路，單向TVS一般用于直流電路?？捎糜诜览讚?、防過(guò)電壓、抗干擾、吸收浪涌功率等，是一種理想的保護(hù)器件。耐受能力用瓦特（W）表示。

　　TVS二極管可以很方便地與其它器件集成在一個(gè)芯片上，現(xiàn)有很多將EMI過(guò)濾和RFI防護(hù)等功能與TVS管集成在一起的器件，不但減少設(shè)計(jì)所采用的器件數(shù)目降低成本，而且也避免PCB板上布線時(shí)易誘發(fā)的伴生自感。

　　從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。 TVS的反應(yīng)速度絕對(duì)比RC回路快的多，抑制反向的用單向TVS， 有交流的用雙向TVS。

　　TVS管的功率計(jì)算

　　上圖是常見(jiàn)的汽車電源部分的原理圖，分別是防反接模塊和LDO模塊，我們的客戶要求ISO7637-2脈沖5為40V/400ms，內(nèi)阻2歐姆，我開(kāi)始時(shí)用的SMBJ20CA，結(jié)果TVS管被燒毀，后改成SMBJ36CA，現(xiàn)在可以過(guò)ISO7637-2脈沖5。

　　問(wèn)題：

　　1）TLE42644G的輸入電壓最大40V，SMBJ36CA的Vbrmin=40V， Vrsm=58.1V，在上述模塊中我認(rèn)為SMBJ36CA沒(méi)有起到任何作用，按TVS管的選型標(biāo)準(zhǔn)，此刻我應(yīng)選擇符合Vrsm＜40V和Vbrmin＞18V（電源電壓）的TVS管，但不知要承受客戶要求的400ms的TVS管功率該如何計(jì)算？

　　2）若客戶無(wú)特殊要求，按ISO7637-2脈沖5的標(biāo)準(zhǔn)我是否需要選取能承受輸入電壓高的LDO？這樣可以選擇高電壓的TVS管，減小TVS管上的功耗？

　　回答：

　　這個(gè)脈沖的能量是最大的，TVS起到的作用，是將電壓穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)。

　　我在書(shū)里面的計(jì)算方法，是將TVS等效成一個(gè)可變電阻，在整個(gè)過(guò)程中，將加在上面的最大的功率給核算出來(lái)。

　　實(shí)質(zhì)上，我在書(shū)里面可能膚淺了些，這里針對(duì)us級(jí)別的脈沖，核算靜態(tài)功率，因?yàn)檫@個(gè)的失效機(jī)理屬于瞬間的熱失效；而針對(duì)這種40ms～400ms的，可以首先計(jì)算兩個(gè)最終的阻抗：

　　對(duì)于SMBJ20CA而言：

　　第一階段，此時(shí)TVS的電阻無(wú)窮大，電壓很快上升至22.2～24.5V，TVS管開(kāi)始擊穿

　　第二階段，TVS的電壓上升，其阻抗開(kāi)始下降，整個(gè)過(guò)程中，電壓上升至32.4V，此時(shí)等效電阻為1.74Ohm，電流為10.7A，這是最高的電流

　　第三階段，TVS管的電壓開(kāi)始下降，阻抗變大，電壓在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，這個(gè)穩(wěn)態(tài)值可以用迭代的方法進(jìn)行計(jì)算，在書(shū)中的線性的方法其實(shí)是一種假設(shè)。為了計(jì)算方便，我們假定這里穩(wěn)定的電壓就是24.5V+2V，此時(shí)的電阻為4Ohm，功率為175W.毫無(wú)懸念，這是肯定要被燒掉的。

　　因此大多數(shù)的車子，都在努力在發(fā)電機(jī)那塊加入中央抑制器，將脈沖能量直接直接吸收，這里不能使用表貼的了。而且上方的大多數(shù)元件，需要能夠承受40V的耐壓值了。

　　SMBJ36CA，承受的能量是非常有限的，所以不會(huì)燒毀，但是整個(gè)后級(jí)系統(tǒng)就承受了很大的電壓。

　　所以這里最好是采用仿真的方法去進(jìn)行確認(rèn)，如下圖所示：

　　脈沖的產(chǎn)生機(jī)理：在斷開(kāi)電池的同時(shí)，交流發(fā)電機(jī)正在產(chǎn)生充電電流對(duì)蓄電池充電，而發(fā)電機(jī)電路上仍有其它負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài) Pulse 5 is a simulation of a load dump transient occurring in the event of a discharged battery being disconnected while the alternator is generating charging current with other loads remaining on the alternator circuit at this moment。

　　TVS管的使用范圍

　　1、RS232/RS422/RS485分界面卡

　　2、XDSL和ISDN、HDSL傳輸設(shè)備

　　3、用戶前端設(shè)備，如：電話、調(diào)制解調(diào)器等

　　4、Centralofficelinecards

　　5、T1/E1

　　6、PBX和其它交換設(shè)備