學(xué)習(xí)TVS如何快速抑制瞬態(tài)電壓保護(hù)精密電子設(shè)備

瞬態(tài)抑制二極管（TVS，Transient Voltage Suppression Diode）作為一種高效的瞬態(tài)電壓保護(hù)器件，在納秒級(jí)響應(yīng)時(shí)間內(nèi)迅速鉗制電壓，保障敏感電子設(shè)備的安全運(yùn)行。

相比氣體放電管（GDT）的強(qiáng)大泄放能力和壓敏電阻（MOV）的寬電壓適應(yīng)性，TVS憑借皮秒級(jí)響應(yīng)速度和精準(zhǔn)電壓箝位特性，在現(xiàn)代電子設(shè)備保護(hù)中占據(jù)關(guān)鍵地位。

無(wú)論是智能手機(jī)USB接口，還是衛(wèi)星通信系統(tǒng)，TVS都能在雷擊、電磁干擾（EMI）或靜電放電（ESD）等瞬態(tài)過(guò)電壓沖擊下，迅速鉗制電壓，確保敏感電子設(shè)備的安全運(yùn)行。

瞬態(tài)抑制二極管TVS的工作原理

TVS二極管的工作原理類似于普通齊納二極管，但其設(shè)計(jì)能夠承受更高的瞬態(tài)功率。當(dāng)電路中出現(xiàn)高電壓尖峰時(shí)，TVS二極管會(huì)迅速導(dǎo)通，將過(guò)電壓能量泄放至地，避免電壓升高到損壞其他元件的程度。當(dāng)過(guò)電壓消失后，TVS恢復(fù)到高阻抗?fàn)顟B(tài)，不影響正常電路工作。

TVS二極管與其他過(guò)壓保護(hù)器件的區(qū)別

與氣體放電管（GDT）、壓敏電阻（MOV）及浪涌保護(hù)器（SPD）相比，TVS二極管的最大優(yōu)勢(shì)在于其極快的響應(yīng)速度（通常小于1納秒）和較低的鉗位電壓，適用于對(duì)過(guò)壓敏感的精密電子設(shè)備。

TVS二極管的應(yīng)用領(lǐng)域

TVS具備高速響應(yīng)和高效保護(hù)特性，廣泛應(yīng)用于汽車電子（ECU、EV BMS）、通信設(shè)備（5G基站、光纖網(wǎng)絡(luò)）、消費(fèi)電子（USB、HDMI、Type-C接口）、工業(yè)控制、電源管理 等多個(gè)領(lǐng)域，為各類敏感電子元件提供可靠的瞬態(tài)電壓防護(hù)：

• 通信與數(shù)據(jù)傳輸：保護(hù)USB、HDMI、以太網(wǎng)等高速信號(hào)端口，防止靜電和雷擊損害。
• 汽車電子：用于保護(hù)車載ECU、傳感器和車燈系統(tǒng)，抵御瞬態(tài)電壓沖擊。
• 工業(yè)控制與電源管理：防止工控設(shè)備在惡劣環(huán)境下因電壓瞬變導(dǎo)致故障。
• 消費(fèi)電子：如智能手機(jī)、筆記本電腦、可穿戴設(shè)備等，防止靜電放電對(duì)內(nèi)部芯片的損壞。

如何選擇合適的TVS二極管？

在選型TVS二極管時(shí)，需要考慮以下關(guān)鍵參數(shù)：

• 工作電壓（Vrwm）：應(yīng)略高于被保護(hù)電路的正常工作電壓，以確保正常工作時(shí)不會(huì)觸發(fā)TVS導(dǎo)通。
• 擊穿電壓（Vbr）：當(dāng)超過(guò)此電壓時(shí)，TVS開(kāi)始導(dǎo)通泄放過(guò)電壓。
• 鉗位電壓（Vc）：越低的鉗位電壓意味著越好的保護(hù)性能，需確保其低于被保護(hù)器件的最大耐受電壓。
• 峰值脈沖功率（Pppm）：指TVS能承受的瞬態(tài)浪涌功率，應(yīng)與應(yīng)用場(chǎng)景的過(guò)壓水平相匹配。
• 封裝形式：根據(jù)應(yīng)用環(huán)境選擇SMD貼片或插件式封裝，以滿足不同電路板布局需求。

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總結(jié)

瞬態(tài)抑制二極管（TVS）在電路保護(hù)中扮演著至關(guān)重要的角色。相較于其他過(guò)壓保護(hù)器件，TVS二極管以其超快的響應(yīng)速度和低鉗位電壓優(yōu)勢(shì)，在精密電子設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。在選擇TVS二極管時(shí)，應(yīng)綜合考慮電壓范圍、功率承受能力和應(yīng)用環(huán)境，以確保電子設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

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本文數(shù)據(jù)參考 Boarden 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果，部分內(nèi)容引自網(wǎng)絡(luò)。