TVS防突波

TVS二極管（Transient Voltage Suppressor，瞬態(tài)電壓抑制二極管）是一種專門用于抑制電路中的突波（瞬態(tài)過壓）的半導體器件，其核心作用是通過快速鉗位和吸收能量，保護敏感電子元件免受電壓尖峰、浪涌等瞬態(tài)事件的損害。以下是其防突波作用的詳細說明：

一、TVS二極管防突波的核心機制

1. 快速響應

   • 響應時間極短（<1納秒），遠快于常規(guī)保險絲或MOV（壓敏電阻），能在突波電壓出現(xiàn)的瞬間啟動保護。

   • 例如：雷擊產生的瞬態(tài)高壓（μs級上升時間）可被TVS迅速鉗位，避免電路損壞。

2. 電壓鉗位

   • 當突波電壓超過TVS的?擊穿電壓（VBR）?時，TVS會進入雪崩擊穿狀態(tài)，將電壓鉗位在?鉗位電壓（VC）?水平（通常為VBR的1.3~1.5倍）。

   • 示例：若TVS的VBR為12V，VC可能為18V，可將輸入電壓限制在18V以內，保護后級5V芯片。

3. 能量吸收

   • TVS通過?峰值脈沖功率（PPPM）?吸收突波能量（如雷擊、感性負載切換的能量），典型功率范圍從?200W到數千瓦。

   • 例如：汽車12V電源線中，TVS可吸收負載突降（Load Dump）產生的60V/100ms浪涌。

二、TVS二極管的關鍵優(yōu)勢

1. 高能量處理能力

   • 單次吸收能量遠高于ESD二極管，適用于?高功率突波場景（如電源浪涌、雷擊）。

   • 對比：ESD二極管側重多次ESD防護，而TVS側重單次/多次高能量浪涌抑制。

2. 雙向/單向保護

   • 雙向TVS：用于交流或正負交替電壓場景（如RS-485通信線）。

   • 單向TVS：用于直流電源正極保護（如5V供電線路）。

3. 低漏電流

   • 靜態(tài)漏電流低至?μA級，正常工作時幾乎不增加電路功耗。

4. 寬電壓覆蓋范圍

   • 擊穿電壓覆蓋?5V至600V，適配從低壓數字電路到高壓電源系統(tǒng)的防護需求。

三、典型應用場景

1. 電源線防護

   • AC/DC輸入：抑制雷擊浪涌（如IEC 61000-4-5標準下的1.2/50μs電壓波）。

   • 車載電子：防護負載突降（Load Dump）、拋負載（Jump Start）等瞬態(tài)事件。

2. 通信接口保護

   • RS-232/485、CAN總線：抑制線纜感應雷擊或電磁干擾（EMI）引起的突波。

   • 以太網、USB：防止熱插拔或靜電耦合導致的電壓尖峰。

3. 工業(yè)設備

   • 電機驅動電路：吸收繼電器、電機啟停時產生的反電動勢。

   • PLC I/O端口：防護現(xiàn)場傳感器信號的瞬態(tài)干擾。

4. 消費電子

   • 充電器端口：抑制快充協(xié)議切換時的電壓抖動。

   • 顯示屏接口：防止HDMI/DisplayPort熱插拔浪涌。

四、TVS vs 其他突波防護器件對比

五、選型關鍵參數

1. 擊穿電壓（VBR）

   • 需高于電路正常工作電壓，但低于被保護器件的最大耐壓。

   • 示例：5V電路可選VBR=6.8V的TVS。

2. 鉗位電壓（VC）

   • 確保VC低于后級電路的安全閾值（如IC的絕對最大額定電壓）。

3. 峰值脈沖功率（PPPM）

   • 根據突波能量選擇，如雷擊測試要求10/1000μs波形下至少吸收數百瓦。

4. 封裝與散熱

   • 大功率場景（如電源輸入）需選?SMC、SMA?等封裝，支持散熱片安裝。

六、實際設計案例

場景：車載12V電源防護

• 威脅：負載突降（60V/100ms）、ISO 7637-2脈沖5a/5b（87V/400ms）。

• 選型：

  • TVS型號：SMBJ36A（VBR=40.1V，VC=58.1V，PPPM=600W）。

  • 配合LC濾波和保險絲，形成多級防護。