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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:1078
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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(hù)信號的正常工作電壓,Vrwm比被保護(hù)信號的工作電壓越大,漏電流越??;TVS的Vrwm越低,對應(yīng)的鉗位電壓Vc越低,對信號的保護(hù)作用越好。

 

2、判斷被保護(hù)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(yōu)勢是靈活,IO和地隨意接;單向的優(yōu)勢是反向鉗位電壓比雙向的更低。

 

3、根據(jù)被保護(hù)的信號速率,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ESD的,對應(yīng)國標(biāo)GB/T 17626.2,但請注意,這也只是針對TVS IC,過這個標(biāo)準(zhǔn),保證TVS不會損壞,被保護(hù)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(biāo)準(zhǔn),在TVS的數(shù)據(jù)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(jù)被保護(hù)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(shù)據(jù),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(guān)系的,IEC等級和TLC的對照關(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Vc=8.3V和10V,測試的標(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時的鉗位電壓是要比1A時的大的。

 

IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)8/20us浪涌波形

 

當(dāng)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(yīng)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(tài)100ns測試給出的,和真正我們理解的,持續(xù)工作不會損壞的鉗位電壓還是有差別的。

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