新能源技術(shù)中，TVS管的保護(hù)應(yīng)用場(chǎng)景是非常重要的。本文根據(jù)自身的一些經(jīng)驗(yàn)，介紹一些應(yīng)用技巧。
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TVS管/ESD管概述
TVS（Transient Voltage Suppressor）瞬態(tài)電壓抑制器。當(dāng)兩極受到反向 瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，能以 10 的負(fù) 12 次方秒量級(jí)的速度，將兩極間的高阻抗變 為低阻抗， 使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元 器件。在浪涌電壓作用下，TVS 兩極間的電壓由額定反向關(guān)斷電壓 VWM 上升 到擊穿電壓 VBR，而被擊穿，隨著擊穿電流的出現(xiàn)，流過(guò) TVS 的電流將達(dá)到峰 值脈沖電流 IPP，同時(shí)在其兩端的電壓被鉗位到預(yù)定的最大鉗位電壓 VC 以下， 其后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，TVS 兩極間的電壓也不斷下降，最后恢復(fù)到初 態(tài)； TVS 管有單向與雙向之分， 單向 TVS 管的特性與穩(wěn)壓二極管相似， 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)。
電壓及電流的瞬態(tài)干擾，是造成電子電路及設(shè)備損壞的主要原因，經(jīng)常給人們帶來(lái)無(wú)法估量的損失。這些干擾通常來(lái)自于電力設(shè)備的起停操作、交流電網(wǎng)的不穩(wěn)定、雷電干擾及靜電放電等，瞬態(tài)干擾幾乎無(wú)處不在、讓人防不勝防。
2.TVS/ESD管需要考慮的主要性能參數(shù)
1.）反向截止電壓 VRWM 與反向漏電流 IR：反向截止電壓 VRWM 表示 TVS 管 不導(dǎo)通的最高電壓，在這個(gè)電壓下只有很小的反向漏電流 IR；
2.）擊穿電壓 VBR：TVS 管通過(guò)規(guī)定的測(cè)試電流時(shí)的電壓，這是表示 TVS 管導(dǎo)通的標(biāo)志電壓；
3.）脈沖峰值電流 IPP：TVS 管允許通過(guò)的 10/1000μ s 波的最大峰值電流（8/20 μ s 波的峰值電流約為其 5 倍左右） ，超過(guò)這個(gè)電流值就可能造成永久性損壞。在 同一個(gè)系列中，擊穿電壓越高的管子允許通過(guò)的峰值電流越小，一般是幾 A～幾 十 A；
4.）最大箝位電壓 VC：TVS 管流過(guò)脈沖峰值電流 IPP 時(shí)兩端所呈現(xiàn)的電壓，該電壓下對(duì)應(yīng)的電流為Ippm，Vc*Ippm的數(shù)值為該管脈沖峰值功率Pm，即指 10/1000μ s 波的脈沖峰值電流 IPP 與最大箝位電壓 VC 的乘積，通常TVS/ESD管后端產(chǎn)品的工作電壓需要小于該鉗位電壓。
對(duì)于單向TVS管，通常負(fù)極(Cathode)接信號(hào)端，正極（Anode）接GND，而對(duì)于雙向TVS管，如果Pin1接信號(hào)端，pin2接GND，則鉗位電壓為15V左右，如果Pin2接信號(hào)端，Pin1接GND，則鉗位電壓為24V左右。
對(duì)于TVS/ESD管 Layout需要特別注意：
1.）TVS連接到信號(hào)的走線盡可能的粗，線寬最好在80mil（2mm）以上；
2.）連接到GND的區(qū)域需要多打過(guò)孔到地，增加GND接觸面積。
由于TVS管/ESD常應(yīng)用于接口，對(duì)于高速信號(hào)而言，結(jié)電容的數(shù)值會(huì)影響到信號(hào)完整性，對(duì)于這類應(yīng)用場(chǎng)合，要求結(jié)電容的數(shù)值越小越好，通常可以達(dá)到pf級(jí)別。
3.TVS/ESD管選型步驟
對(duì)于ESD管選型，可以按照以下方式來(lái)確認(rèn)：
1.）確認(rèn)ESD放電等級(jí)（可以對(duì)照規(guī)格書確認(rèn)目前旋轉(zhuǎn)的ESD管放電等級(jí)是否滿足要求），假設(shè)放電等級(jí)為4KV，第一個(gè)峰值電流為30A（通常在1ns左右發(fā)生），第二個(gè)峰值電流為16A（通常在30ns發(fā)生，該電流作為我們確認(rèn)鉗位電壓的參考電流），第三個(gè)峰值電流為8A（通常在60ns發(fā)生）；
2.）由30ns發(fā)生的沖擊電流對(duì)應(yīng)到datasheet的TLP特性曲線，以下圖為例，16A對(duì)應(yīng)的電流為4.5V，也就是當(dāng)發(fā)生4KV靜電時(shí)，TVS/ESD后級(jí)電路的承受電壓需要小于4.5V。
3.）如果ESD鉗位后的電壓小于后級(jí)電路能夠承受的電壓，則該型號(hào)的ESD管可以選用。
對(duì)于TVS管選型，可以按照以下方式來(lái)確認(rèn)：
1.）首先，確認(rèn)該實(shí)驗(yàn)的脈沖電流Ip，以下圖為例，Ip=(Usmax-Vcl)/Rimin，Usmax為實(shí)驗(yàn)最大數(shù)值，Vcl為TVS管鉗位電壓值，Rimin為內(nèi)阻最小值，可以計(jì)算得出Ip=(87V-30V)/0.5Ω=114A（30V為TVS后級(jí)電路能夠承受電壓最大值，通常留80%余量）；
2.）其次，根據(jù)后端鉗位電壓，選擇Vc@Ipp（max）為24.4V（80%Vc=24V），Ipp電流為205A（大于114A），可以滿足要求。
通常情況下，TVS管用于電源浪涌，ESD用于靜電防護(hù)，對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，需要區(qū)分應(yīng)用，但是有的管子是可以混用的，具體需要看規(guī)格書，如下所示，該管子是可以混用TVS管和ESD管的，但是如果TVS管沒(méi)有提到ESD保護(hù)，那么該管子是不能混用ESD保護(hù)。
由于產(chǎn)品在搬運(yùn)，安裝，調(diào)試等過(guò)程中，不可避免的會(huì)跟機(jī)器設(shè)備，人手等接觸，當(dāng)機(jī)器設(shè)備，人手帶電時(shí)，產(chǎn)品的連接器接口將會(huì)暴露在靜電干擾之下，所有產(chǎn)品的連接器都需要ESD管靜電防護(hù)，而產(chǎn)品的電源進(jìn)入端，還需要做浪涌保護(hù)，因而電源進(jìn)入端既需要做ESD防護(hù)，也需要做浪涌防護(hù)。
其他的連接器接口正常做好ESD防護(hù)即可。
