在电子行业,静电放电(ESD)对产品的危害非常大。尤其是在干燥的冬天,有时候你的电路突然不能正常工作,然后你突然发现某个部件不知怎么的坏了。除了不要随意触摸电路板和电子元器件等常规注意事项外,在设计电路时还应在电路入口处加装TVS二极管。
TVS用于端口保护,防止端口的瞬时电压冲击损坏后级电路。有单向和双向。单向TVS一般用于DC供电电路,双向TVS用于交流供电电路。
一、工作原理
如上图,单向TVS在DC电路中是反向并联的。电路正常工作时,TVS处于关断状态(高阻态),不影响电路的正常工作。当电路中出现异常过电压并达到TVS的击穿电压(雪崩)时,TVS迅速由高阻态变为低阻态,将异常过电压引起的瞬时过电流释放到地,将异常过电压箝位在较低水平,从而保护后续电路不受异常过电压损坏。当异常过压消失时,TVS电阻返回高阻态。
二、主要参数
①Vrwm截止电压
在Vrwm下,认为TVS不工作,即不导电。要求Vrwm大于工作电压,否则大于Vrwm的工作电压会导致TVS反向漏电流增大,接近导通,或者雪崩击穿,影响电路正常工作。截止电压通常为工作电压的1.1~1.2倍。
②IR泄漏电流
漏电流,也称为待机电流。对于相同功率和电压的TVS,当VRWM≤10V时,双向TVS的漏电流是单向TVS的两倍。漏电流主要带来功耗,或者在模拟信号中,会影响AD信号的采样值,所以TVS的漏电流越小越好。
③VBR击穿电压
击穿电压是指在规定的脉冲DC电流IT或接近雪崩的电流条件下,在V-I特性曲线上测得的TVS两端的电压。
④IPP峰值脉冲电流,VC箝位电压。
IPP和VC是衡量TVS在电路保护中抗浪涌脉冲电流和限压能力的参数。对于同一型号的电视,相同IPP下的VC越小,电视的箝位特性越好。
TVS的箝位电压应小于后期被保护电路所能承受的瞬态安全电压,VC与TVS的雪崩击穿电压和IPP成正比。TVS的箝位电压Vc不能大于被保护电路所能承受的电压Vmax,否则会损坏电路。
⑤结电容ci
结电容是TVS中的寄生电容,在高速IO口保护中需要注意。结电容过大可能会影响信号质量。所以漏电流越小越好。
第三,比较ESD静电管
①功能不同,应用电路不同。
ESD的正负端连接到电源引脚的公共端和被保护引脚,以释放静电;TVS主要用于电源输入端,防止浪涌,瞬间吸收浪涌电流,保护后期电路。
②寄生电容不同。
ESD二极管的电容较低,一般在1-3.5 pf之间;然而,TVS二极管的电容相对较高。
③保护对象不同
ESD保护二极管,主要用于板级保护;TVS二极管用于初级和次级保护。