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tvs二极管使用电路

本站为您提供的tvs二极管应用电路,瞬态电压抑制器(TVS)具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、家用电器、仪器仪表等各个领域。本文将结合TVS应用的特点及使用注意事项,介绍TVS的几种典型应用电路,并通过TVS在热插拔电路保护和汽车电源线保护中应用的实例,来详细探讨如何正确应用TVS和使TVS的应用效能最佳。

  瞬态电压按捺器(TVS)具有呼应时刻快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压误差小、箝位电压较易操控、无损坏极限、体积小等长处。现在已广泛运用于核算机体系、通讯设备、交/直流电源、轿车、家用电器、仪器仪表等各个领域。本文将结合TVS运用的特色及运用留意事项,介绍TVS的几种典型运用电路,并经过TVS在热插拔电路维护和轿车电源线维护中运用的实例,来具体讨论怎么正确运用TVS和使TVS的运用效能最佳。

  在实践的运用电路中,处理瞬时脉冲对器材危害的最好方法,便是将瞬时电流从灵敏器材引开。为到达这一意图,将TVS在线路板上与被维护线路并联。这样,当瞬时电压超越电路正常作业电压后,TNS将发作雪崩击穿,然后供给给瞬时电流一个超低阻抗的通路,其结果是瞬时电流经过TVS被引开,然后避开被维护器材,并且在电压康复正常值之前使被维护回路一向坚持截止电压。在此之后,当瞬时脉冲完毕今后,TVS二极管再主动康复至高阻状况,整个回路进入正常电压状况。

  1、TVS运用的三大特色

  1)将TVS二极管加在信号及电源线上,能避免微处理器或单片机因瞬间的脉冲,如静电放电效应、沟通电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

  2)静电放电效应能开释超越10000V、60A以上的脉冲,并能继续10ms;而一般的TTL器材,遇到超越30ms的10V脉冲时,便会导至损坏。运用TVS二极管,可有用吸收会形成器材损坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所引起的搅扰(Crosstalk)。

  3)将TVS二极管放置在信号线及接地间,能避免数据及操控总线遭到不必要的噪音影响。

  2、TVS管在运用中应留意的事项

  对瞬变电压的吸收功率(峰值)与瞬变电压脉冲宽度间的联系。手册给的仅仅特定脉宽下的吸收功率(峰值),而实践线路中的脉冲宽度则变化莫测,事前要有估量。对宽脉冲应降额运用。

  对小电流负载的维护,可有认识地在线路中添加限流电阻,只需限流电阻的阻值恰当,不会影响线路的正常作业,但限流电阻对搅扰所发生的电流却会大大减小。这就有或许选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行维护。

  对重复呈现的瞬变电压的按捺,特别值得留意的是TVS管的稳态平均功率是否在安全规模之内。

  3、TVS的典型运用电路

  3.1 TVS在沟通电路中的运用

  图1所示是一个双向TVS在沟通电路中的运用电路。运用TVS能够有用地按捺电网带来的过载脉冲,然后起到维护整流桥及负载中所有元器材的效果。图1中的TVS箝位电压应不大于电路的最大答应电压。

tvs二极管运用电路

  图1 双向TVS在沟通电路中的运用电路

  3.2 用TVS维护直流稳压电源

  图2是一个直流稳压电源,在其稳压输出端加上TVS,能够维护运用该电源的仪器设备,一起还能够吸收电路中晶体管的集电极到发射极间的峰值电压,然后维护晶体管。主张在每个稳压源的输出端添加一个TVS管,这样能够大幅度地进步整机的牢靠性。

  tvs二极管运用电路

  图2 TVS维护直流稳压电源

  3.3 用TVS维护晶体管电路

  各种瞬变电压能使晶体管的EB结或CE结击穿而损坏,特别是晶体管集电极有理性(线圈、变压器、电动机)负载时,通常会发生高压反电势,因而或许使晶体管损坏。在实践运用中,主张选用TVS作为维护器材。图3所示为TVS维护晶体管的四种电路实例。

  tvs二极管运用电路

  图3 TVS维护晶体管电路

  3.4 用TVS维护集成运放

  集成运放对外界电应力十分灵敏。因而,在运用运放的过程中,假如因操作失误或采取了不正常的作业条件,往往会呈现过大的电压或电流,特别是浪涌和静电脉冲,然后很简单使运放受损或失效。图4所示是用TVS在运放差模输入端避免过压危害的维护电路。

  tvs二极管运用电路

  图4 TVS在运放差模输入端避免过压危害的维护电路

  4 TVS的运用实例

  4.1 TVS用于热插拔电路维护

  在热插拔运用中,TVS首要用作需要被中止的差模电流的接地分流途径。热插拔体系常被用在分布式电源体系中供给牢靠的体系维护和电气办理,典型服务器体系的线卡接口和热插拔电路原理图如图5所示。

  tvs二极管运用电路

  图5 典型服务器体系的线卡接口和热插拔电路原理图

  从本质上讲,当检测到毛病和电流中止期间的电流转换率或许到达100A/μs或以上时,图5中的通路MOSFET Q1将敏捷被热插拔操控器封闭。不过,输入功率途径的电源轨总线结构不免呈现寄生电感(与电源母线的长度和固有环路面积有关)。储存在该电感的能量将转移到电路中的其他元件,致使发生过压动态行为。为了避免下流元件被损坏,在分流维护装备中从VIN至GND处连接了呼应速度快的单向TVS(瞬态电压按捺)硅二极管,如图5所示。

  运用于热插拔电路中的TVS挑选可依照以下过程进行:

  1)用堵截电压VR挑选单向TVS,该电压等于或大于直流或接连峰值作业母线电压水平。14V或15V TVS合适低阻抗12VDC±10%的服务器体系输入总线。

  2)依据热插拔操控器断路器阈值电压、呼应时刻和所选分流电阻器来确认峰值脉冲电流水平IP。

  3)运用公式TVS二极管的典型运用及实例剖析 - 天边 - 茶间寻觅机会 (式中,VC:钳位电压;IP:峰值脉冲电流;VC(max):最大钳位电压;VBR:击穿电压;IPP:选用10/1000 ms波形的VC(max)条件下的最大峰值脉冲电流。)由第2步和相关数据表参数给定的IP水平来核算电路钳位电压VC。VC是否满足低?假如不是,另一种方法是运用一个较大的TVS,以取得较峻峭的下降。请留意,VC的电压温度系数与VBR类似(例如在75℃的作业环境条件下,0.1%/℃意味着该系数添加了5%)。

  4)核算出VC和IP的乘积,以取得由TVS保持的实践峰值功率水平。

  5)运用公式TVS二极管的典型运用及实例剖析 - 天边 - 茶间寻觅机会 (式中,L为电路中的寄生电感)和已知的输入寄生电感来确认三角脉冲波形的脉冲继续时刻td(即衰减到零的时刻)。

  6)运用类似图6(a)曲线的第5步脉冲继续时刻降额PPP。如前所述,三角脉冲电流波形能够完成比双指数参阅波形曲线高33%的脉冲功率。

  7)运用类似图6(b)曲线的环境温度降额PPP。一起应该考虑相邻元件的彼此热效应。

  8)第7步的净降额PPP是否完成了由第4步核算的实践TVS峰值功率的满足规划余量(至少50%)?假如没有,挑选一个较大的TVS并重复1-8过程。

  tvs二极管运用电路

  图6 (a)峰值脉冲功率与脉冲继续时刻,(b)热降额特性

  4.2 TVS用于轿车电源线的初级维护和次级维护

  电子操控单元、传感器和信息文娱体系等轿车电子设备连接在一根电源线上,如图7所示。这些电子产品的电源是电池和沟通发电机,这两种电源的输出电压都不安稳,简单受温度、作业状况和其他条件影响。此外,运用燃油喷发体系、阀、电机、电气和水解操控器等电磁线圈负载的轿车体系,会把ESD、尖峰噪声和其他类型的瞬态和浪涌电压引进到电源和信号线上。因而,轿车规划中有必要维护电子设备(例如操控单元、传感器和信息文娱体系)免受电源线上呈现的有害浪涌电压、瞬态电压、ESD和噪声的危害。瞬态电压按捺器(TVS)是轿车电子维护的抱负计划,下面首要介绍TVS在轿车电源线中的初级维护和次级维护运用。

  tvs二极管运用电路

  图7 典型的轿车电源线

  4.2.1 轿车电源线初级维护(甩负荷)

  用于轿车电子初级维护的甩负荷TVS有两类:外延型和非外延型。在反偏形式下,这两组产品具有类似的击穿作业特性。不同之处在于,外延型TVS在正向形式下具有低正向压降(VF)特性,非外延型TVS在相同条件下VF相对较高。

  在反向电源输入形式中,电源线电压与TVS VF的电压相同,这种反偏形式会引起电子线路毛病,外延型TVS的低正向压降能够很好地处理这个问题,如图8所示。

  tvs二极管运用电路

  图8 TVS用于轿车电源线初级维护

  4.2.2 轿车电源线的次级维护

  轿车体系中维护电路的初级对象是高浪涌电压,可是被钳位的电压依然很高。因而,在24V动力总成中的次级维护特别重要,比方卡车和卡车中的动力总成。其首要原因是因为大多数稳压器和DC-DC转换器IC的最大输入电压是45V~60V。关于此类运用,主张运用图9中的次级维护。在电源线上添加电阻R能够减小瞬态电流,这样就能够运用更小额定功率的TVS作为次级维护。

  tvs二极管运用电路

  图9 次级维护

  5 TVS二极管效能最佳化

  怎么使TVS在电路中运用的效能最佳?印制电路板的布线及电路元件的挑选很重要,经过合理放置TVS的方位、接地挑选、寄生电感和回路区的处理,以及突崩式TVS与二极管阵列、单向与双向突崩式TVS二极管、外部与内部晶片维护电路的比较,科学合理地进行PCB的布线和TVS元件的挑选,使TVS的效能最佳化。

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