大家好，我是硬件微講堂。這是在電子星球的第26篇原創(chuàng)文章。為避免錯(cuò)過干貨內(nèi)容，一定記得點(diǎn)贊、收藏、分享喲。加微信hardware_lecture進(jìn)群溝通交流。
前面25篇原創(chuàng)文章，涉及阻容感、電源、晶體、信號(hào)完整性等板塊。我想是時(shí)候開始新的板塊了。今天聊一聊消費(fèi)類電子經(jīng)常碰到的TVS管。
1、一道面試題
照例，先拋出來一道面試題：“TVS管有哪幾個(gè)關(guān)鍵電壓？它們之間的大小關(guān)系怎樣？”。這個(gè)問題比較常規(guī)，面試中標(biāo)的概率比較高。反正我是被面試官問到過，我也問過來面試的人。實(shí)際使用時(shí)也經(jīng)常碰到。如何回答，10秒時(shí)間自己先思考下。
2、TVS-ESD
TVS是啥？
瞬態(tài)電壓抑制器：Transient Voltage Suppressor，一種二極管形式的高效能保護(hù)器件。其他的，百度百科解釋了一大堆，我就不搬運(yùn)了。小伙伴自行研究，總之，這個(gè)器件能吸收瞬態(tài)能量，能扛靜電的瞬態(tài)干擾！
可能又會(huì)有小伙伴問了：啥是靜電的瞬態(tài)干擾？
好問題，就喜歡這種打破砂鍋問到底的調(diào)性。當(dāng)年吃虧就是吃虧在這上面，要不然當(dāng)時(shí)就把小學(xué)生輔導(dǎo)作業(yè)的活兒給接了，現(xiàn)在估計(jì)也已經(jīng)登上人生巔峰。不至于現(xiàn)在大周末還在電腦前碼字！
靜電的瞬態(tài)干擾，就是我們常說的ESD：Electro-Static Discharge。
①ESD產(chǎn)生方式有多種，如接觸、摩擦、電器間感應(yīng)等；
②ESD特點(diǎn)：高電壓、低電量、作用時(shí)間短。
ESD已經(jīng)被認(rèn)為是電子產(chǎn)品質(zhì)量最大的潛在殺手。其對(duì)電子產(chǎn)品的損壞具有突發(fā)性和潛在性，不容易被察覺。所以，TVS在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中已經(jīng)被大量應(yīng)用。
其實(shí)，前面說了一堆主要想表達(dá)：ESD問題普遍且重要，TVS能有效解決ESD問題。
3、TVS-4種電壓
要弄清楚面試題中的電壓?jiǎn)栴}，最有說服力的就是實(shí)際拿一份Datasheet研究。
正好最近在用Amazing的AZ1613-01L，可以拿出來聊一聊。
上圖為AZ1613-01L的截圖，數(shù)一數(shù)，總共有4種電壓，分別是Vrwm，Vbr，Vcl，Vcl-surge。
Vrwm：指的是最大反向工作電壓，此時(shí)TVS處于關(guān)斷狀態(tài)。流過它的電流應(yīng)小于或等于其更大反向漏電流。
Vbr：指的是擊穿電壓，此時(shí)TVS處于雪崩擊穿狀態(tài)。流過它的(測(cè)試驗(yàn)證)電流一般情況是Ibr=1mA。
Vcl：指的是鉗位電壓，此時(shí)TVS處于擊穿狀態(tài)，脈沖能量源是參考IEC61000-4-2，接觸放電，+/-8kV模式，器件兩端的電壓值；
Vcl-surge：指的是鉗位電壓，TVS處于擊穿狀態(tài)，脈沖能量源是參考IEC61000-4-5，浪涌能量(模擬雷電或帶電插拔)，按照電流波形8/20us，器件兩端的電壓值。
從上面規(guī)格書的數(shù)值，可以看出：
Vrwm=3.3V，Vbr=4.6~7.6V，Vcl=8V。Vcl-surge是浪涌能量的鉗位，這里先放一放。由此也可以看出三者之間的大小關(guān)系，即：Vrwm<Vbr<Vcl。至此，面試題迎刃而解。
4、TVS-U/I曲線
如果只是單純看Datasheet中的數(shù)字，可能不太直觀。所以廠家一般會(huì)給出TVS對(duì)應(yīng)的U/I曲線。今天我們聊的這顆也不例外。規(guī)格書往下翻，就看到下圖。
如圖所示，Vrwm、Vbr、Vcl的大小關(guān)系，一目了然。
5、TVS-定量關(guān)系
上面從數(shù)值大小和曲線方向，表明了三種電壓的大小關(guān)系。這里我們?cè)侔胃咭幌?，定量的描述下三者間的關(guān)系。
①Vrwm=(0.8～0.9)Vbr；
②Vcl=(1.2~1.4)Vbr，1.2~1.4是鉗位系數(shù)。
注意只是經(jīng)驗(yàn)值，供參考，不一定都滿足，在選型分析時(shí)可以用用。
6、IEC61000-4-2/5
可能又有小伙伴會(huì)問了：IEC61000-4-2和IEC61000-4-5這又是啥？
好問題。這些都是國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，用于確保電子設(shè)備在日常環(huán)境中靜電放電或浪涌騷擾的情況下不降級(jí)或不損壞。
IEC 61000-4-2測(cè)試，是根據(jù)人體放電模型進(jìn)行的ESD抗擾度測(cè)試。測(cè)試波形如下圖所示：
IEC61000-4-5測(cè)試，是浪涌抗擾度測(cè)試，模擬直接雷電產(chǎn)生的瞬態(tài)現(xiàn)象，以及附近雷電感應(yīng)引起的電壓和電流浪涌，還有帶電插拔的場(chǎng)景。測(cè)試波形如下圖所示：
注意：IEC61000-4-2和IEC61000-4-5測(cè)試波形和測(cè)試能量級(jí)不一樣。這里涉及EMC測(cè)試相關(guān)內(nèi)容，不做展開。
7、總 結(jié)
今天討論的內(nèi)容先到這里，簡(jiǎn)單總結(jié)下：
①TVS能干啥？能吸收瞬態(tài)能量，能扛靜電的瞬態(tài)干擾；
②靜電的瞬態(tài)干擾是啥？ESD；
③ESD有啥特點(diǎn)？高電壓、低電量、作用時(shí)間短、突發(fā)性和潛在性；
④TVS有幾種電壓？Vrwm，Vbr，Vcl，Vcl-surge；
⑤大小關(guān)系：Vrwm<Vbr<Vcl；
⑥定量關(guān)系：Vrwm=(0.8～0.9)Vbr，Vcl=(1.2~1.4)Vbr(僅供評(píng)估參考，不是都滿足)；
⑦IEC 61000-4-2測(cè)試，是根據(jù)人體放電模型進(jìn)行的ESD抗擾度測(cè)試；
⑧IEC61000-4-5測(cè)試，是浪涌抗擾度測(cè)試，模擬直擊雷、感應(yīng)雷和帶電插拔的場(chǎng)景。
怎么樣？一個(gè)簡(jiǎn)短的問題，給出的回答可淺可深。我的助攻只能到這里，能否晉升到陸地神仙境，一劍開天門，就看你的造化了！
關(guān)注“硬件微講堂”，硬件路上不慌張！