TVS二極管
關注創建者：匿名 創建時間：2022-05-06
TVS二極管的實例教程
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作為硬件工程師，相信大家都用過TVS二極管，但選擇一個合適的，可能并沒有那么簡單。
下面列出了選擇合適TVS的幾大步驟：
1、Vrwm大于等于被保護信號的正常工作電壓，Vrwm比被保護信號的工作電壓越大，漏電流越小；TVS的Vrwm越低，對應的鉗位電壓Vc越低，對信號的保護作用越好。
2、判斷被保護信號是交流還是直流，一般情況下，交流信號選擇雙向TVS，直流信號選擇單向TVS。雙向的優勢是靈活，IO和地隨意接；單向的優勢是反向鉗位電壓比雙向的更低。
3、根據被保護的信號速率，選擇合適的結電容，如下給出了常見接口，推薦的ESD結電容的大小范圍。
數據來源TI德州儀器
4、選用的TVS需達到或超過 IEC 61000-4-2 Level4標準，IEC 61000-4-2標準是針對ESD的，對應國標GB/T 17626.2，但請注意，這也只是針對TVS IC，過這個標準，保證TVS不會損壞，被保護電路會不會損壞，還是需要看鉗位電壓。
IEC 61000-4-2 ESD空氣和接觸放電的四個等級
TVS一般也會過IEC 61000-4-4(EFT)和IEC 61000-4-5(surge)標準，在TVS的數據手冊里可以看到，EFT有的不給出，和ESD的測試方法不一樣，在這里不展開。
5、根據被保護信號能承受的最大電壓，在TLP曲線中選擇合適的鉗位電壓。
如下是一個TVS的鉗位電壓數據，有4個值，選型時，該看哪一個呢？
展開 三、ESD保護電路設計
1、TVS 二極管和二極管電路
TVS 二極管保護電路是非工業低電壓設置中最常見的電路之一。與嵌入在電源管理 IC 或微控制器中的其他 ESD 保護元件相比，TVS 浪涌二極管保護器可以提供更高的電壓抑制，如下例所示。
下圖為ESD 保護電路示例，該電路由差分 I/O 上的并聯 TVS 二極管組成。
ESD 保護電路示例
1）典型的電壓鉗位二極管電路
典型的電壓鉗位二極管電路如下所示。該電壓鉗位電路主要是限制緩沖器輸入端的電壓累積。
在正常情況下，二極管 D1 和 D2 是反向偏置的，只要輸入端的電壓大于電源軌電壓，二極管 D1 就會正向偏置并導通。類似地，當輸入電壓低于地時，二極管 D2 正向偏置并從地向輸入導通。
下圖為單端緩沖器 I/O 上的 ESD 保護電路中使用的齊納二極管。
單端緩沖器 I/O 上的 ESD 保護電路中使用的齊納二極管。
上述電路可以使用一些具有高反向偏置擊穿電壓的簡單二極管（例如齊納二極管），或者并聯或背靠背配置組合的TVS二極管。用于確定使用哪種類型二極管的主要因素是擊穿電壓和正向電流。
TVS 二極管分為兩種類型，兩種類型的 TVS 二極管都在正常工作條件下充當開路，并且在發生 ESD 浪涌時充當接地短路。
2）單向瞬態抑制二極管
用于 ESD 保護的單向 TVS 浪涌二極管如下所示。TVS 二極管不一定是簡單的齊納二極管，也可以是專門作為 TVS 二極管銷售的組件，如下圖所示。
下圖為受保護組件電源軌上的單向 TVS 抑制二極管。
展開 電路設計人員可為天線提供各種ESD保護選項，包括ESD抑制器和TVS二極管。 例如，Pulse-Guard ESD抑制器使用聚合物復合材料來抑制快速上升的ESD瞬變（如IEC 61000-4-2中所規定），同時幾乎不增加電路電容。它們補充了集成電路的片上保護，最適合低電壓，高速應用，在這些應用中低電容對確保數據信號完整性非常重要。
TVS（瞬態電壓抑制器）二極管旨在保護電子電路免受瞬態和過壓威脅，如EFT（電快速瞬變）和ESD（靜電放電）。TVS二極管作為硅雪崩器件的典型選項，通常因其響應時間快（低鉗位電壓）、電容低、漏電流小。 它們可用于單向（單極）或雙向（雙極）二極管電路配置。 選擇TVS二極管時需要考慮的重要參數包括反向偏壓（VR），峰值脈沖電流（IPP）和最大鉗位電壓（VCmax）。
保護I/O端口免受ESD影響
ESD也是飛行控制器上的I/O端口和飛行控制電機的電子速度控制器（ESC）所關心的一個問題。
保護該信號端口的主要考慮因素是信號的數據速率。
隨著數據速率的增加，考慮所選抑制器的電容值至關重要，以免在系統中引入任何信號完整性問題。
例如，低速運行的端口中的電路應使用較高電容的多層壓敏電阻或TVS二極管陣列進行保護。
同樣，電路板設計人員將決定是否使用分立MLV與多通道二極管，以保持放置靈活性（分立器件）或盡量減少器件數量（陣列產品）。
對于非常高的數據速率協議，幾乎沒有電容的抑制器是必不可少的，這樣系統就可以在不損失信號質量的情況下傳輸和接收數據。
展開 ESD主要分為四類：TVS二極管、壓敏電阻、MLCC、ESD抑制器，各個器件的應用場景也不太一樣，我們最常用的esd器件就是tvs二極管了。
1）工作電壓，
選擇ESD器件應該選擇系統工作電壓小于ESD器件的工作電壓（VRWM），例如系統是0~5V，那么我們應該選擇工作電壓（VRWM）大于5V的TVS。
2）信號類型
單向ESD器件和雙向ESD器件的選擇，雙向ESD器件可以通過正負擊穿電壓（VBR）的信號，而單向ESD器件只可以通過正擊穿電壓（VBR）的信號，如果通過負的就會造成ESD器件擊穿。
3）寄生電容
ESD器件是有寄生電容的，如圖是寄生電容對高速電路接口的影響，寄生電容會影響電平的上升和下降速度，影響輸出后的信號。
4）根據電路系統的最大承受電壓沖擊，選擇適合的鉗位電壓；
5）確保ESD器件可達到或超過IEC 61000-4-2 level4。
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展開 除上述兩種外還有一種采用二極管的匹配方案，這種方案雖未實現真正的匹配，但它利用二極管的鉗位作用，迅速削弱反射信號達到改善信號質量的目的，節能效果顯著。
2、RO及DI端配置上拉電阻
異步通信數據以字節的方式傳送，在每一個字節傳送之前，先要通過一個低電平起始位實現握手。為防止干擾信號誤觸發RO(接收器輸出)產生負跳變，使接收端MCU進入接收狀態，建議RO外接10kΩ上拉電阻。
3、保證系統上電時的RS-485芯片處于接收輸入狀態
對于收發控制端TC建議采用MCU引腳通過反相器進行控制，不宜采用MCU引腳直接進行控制，以防止MCU上電時對總線的干擾。
4、總線隔離
RS-485總線為并接式二線制接口，一旦有一只芯片故障就可能將總線“拉死”，因此對其二線口VA、VB與總線之間應加以隔離。通常在VA、VB與總線之間各串接一只4-10Ω的PTC電阻，同時與地之間各跨接5V的TVS二極管，以消除線路浪涌干擾。如沒有PTC電阻和TVS二極管，可用普通電阻和穩壓管代替。
5、合理選用芯片
例如，對外置設備為防止強電磁(雷電)沖擊，建議選用TI的75LBC184等防雷擊芯片，對節點數要求較多的可選用SIPEX的SP485R。
二、RS-485Pq絡配置
1、網絡節點數
網絡節點數與所選RS-485芯片驅動能力和接收器的輸入阻抗有關，如75LBC184標稱最大值為64點，SP485R標稱最大值為400點。實際使用時，因線纜長度、線徑、網絡分布、傳輸速率不同，實際節點數均達不到理論值。
例如：75LBC184運用在500m分布內的RS-485網絡上節點數超過50或速率大于9. 6kb/s時，工作可靠性明顯下降。
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2）單向瞬態抑制二極管
用于 ESD 保護的單向 TVS 浪涌二極管如下所示。TVS 二極管不一定是簡單的齊納二極管，也可以是專門作為 TVS 二極管銷售的組件，如下圖所示。
下圖為受保護組件電源軌上的單向 TVS 抑制二極管。
前后都要測試電氣參數，依據2.4判定
GroupB
Group B加速壽命模擬試驗共有4個項目，ACBV交流阻斷電壓僅適于晶閘管，SSOP穩態運行僅適于TVS二極管。
一般來說12V的汽車電子系統使用5- 6KW28V的TVS(瞬態抑制二極管)，24V的汽車電子系統使用36V的TVS即可。
什么類型的應用需要AEC-Q200完全合格？
當我們說“汽車工業”時，我們的意思是什么類型的應用實際上需要汽車合格零件？
對于這個問題，標準本身應該始終是您的第一個關注點，但我們在這里提供了一個摘要，試圖幫助您解釋一些復雜的問題。
在眾多保護選項中，有氣體放電管(GDT)、晶閘管、金屬氧化物壓敏電阻(MOV)和多層壓敏電阻(MLV)、瞬態電壓抑制器(TVS)甚至齊納二極管等等。通常會看到其中幾種器件組合起來使用，以提供完整性保護，并在取長補短的關系中彌補每種器件的固有缺點。
電芯的背面比較整潔
充電板背面還是有三顆韋爾的保護管，用作C口或者A口的相關切換保護，保護管右側有一顆絲印為EUE，是一顆TVS瞬態電壓抑制二極管，A口下方一顆SOSJ的是一顆鋰電池保護IC。
信號的話，看情況也得加TVS管，及二極管來保護模擬電路輸入出現大電壓的情況。
67、[問] 見PCB板的布線折彎時有45度角和圓弧兩種，有何優缺點，怎么選擇？
[答] 從阻抗匹配的角度，這兩種線都可以做成匹配的彎角。但是圓角可能不好加工。
68、[問] 在高頻走線中如果尺寸受限，常用的走線方法或者說合理的走線方法有那些？比如說蛇形走線，可以嗎？
13
請簡述TVS瞬態電壓抑制二極管的工作原理。
