TVS管的4种关键电压有哪些?

今天聊一聊消费类电子经常碰到的TVS管。

一道面试题

照例,先抛出来一道面试题:“TVS管有哪几个关键电压?它们之间的大小关系怎样?”。这个问题比较常规,面试中标的概率比较高。反正我是被面试官问到过,我也问过来面试的人。实际使用时也经常碰到。如何回答,10秒时间自己先思考下。

TVS-ESD

TVS是啥?

瞬态电压抑制器:Transient Voltage Suppressor,一种二极管形式的高效能保护器件。其他的,百度百科解释了一大堆,我就不搬运了。小伙伴自行研究,总之,这个器件能吸收瞬态能量,能扛静电的瞬态干扰!

可能又会有小伙伴问了:啥是静电的瞬态干扰?

好问题,就喜欢这种打破砂锅问到底的调性。当年吃亏就是吃亏在这上面,要不然当时就把小学生辅导作业的活儿给接了,现在估计也已经登上人生巅峰。不至于现在大周末还在电脑前码字!

静电的瞬态干扰,就是我们常说的ESD:Electro-Static Discharge。

①ESD产生方式有多种,如接触、摩擦、电器间感应等;

②ESD特点:高电压、低电量、作用时间短。

ESD已经被认为是电子产品质量最大的潜在杀手。其对电子产品的损坏具有突发性潜在性,不容易被察觉。所以,TVS在电子产品设计中已经被大量应用。

其实,前面说了一堆主要想表达:ESD问题普遍且重要,TVS能解决ESD问题。

TVS-4种电压

要弄清楚面试题中的电压问题,最有说服力的就是实际拿一份Datasheet研究。

正好最近在用Amazing(晶焱科技)的AZ1613-01L,可以拿出来聊一聊。

上图为AZ1613-01L的截图,数一数,总共有4种电压,分别是Vrwm,Vbr,Vcl,Vcl-surge。

Vrwm:指的是最大反向工作电压,此时TVS处于关断状态。流过它的电流应小于或等于其更大反向漏电流。

Vbr:指的是击穿电压,此时TVS处于雪崩击穿状态。流过它的(测试验证)电流一般情况是Ibr=1mA。

Vcl:指的是钳位电压,此时TVS处于击穿状态,脉冲能量源是参考IEC61000-4-2,接触放电,+/-8kV模式,器件两端的电压值;

Vcl-surge:指的是钳位电压,TVS处于击穿状态,脉冲能量源是参考IEC61000-4-5,浪涌能量(模拟雷电或带电插拔),按照电流波形8/20us,器件两端的电压值。

从上面规格书的数值,可以看出:

Vrwm=3.3V,Vbr=4.6~7.6V,Vcl=8V。Vcl-surge是浪涌能量的钳位,这里先放一放。由此也可以看出三者之间的大小关系,即:Vrwm<Vbr<Vcl。至此,面试题迎刃而解。

TVS-U/I曲线…

如果只是单纯看Datasheet中的数字,可能不太直观。所以厂家一般会给出TVS对应的U/I曲线。今天我们聊的这颗也不例外。规格书往下翻,就看到下图。

如图所示,Vrwm、Vbr、Vcl的大小关系,一目了然。

TVS-定量关系

上面从数值大小和曲线方向,表明了三种电压的大小关系。这里我们再拔高一下,定量的描述下三者间的关系。

①Vrwm=(0.8~0.9)Vbr;

②Vcl=(1.2~1.4)Vbr,1.2~1.4是钳位系数。

注意只是经验值,供参考,不一定都满足,在选型分析时可以用用。

IEC61000-4-2/5…

可能又有小伙伴会问了:IEC61000-4-2和IEC61000-4-5这又是啥?

好问题。这些都是国际电工委员会(IEC)的测试标准,用于确保电子设备在日常环境中静电放电或浪涌骚扰的情况下不降级或不损坏。

IEC 61000-4-2测试,是根据人体放电模型进行的ESD抗扰度测试。测试波形如下图所示:

IEC61000-4-5测试,是浪涌抗扰度测试,模拟直接雷电产生的瞬态现象,以及附近雷电感应引起的电压和电流浪涌,还有带电插拔的场景。测试波形如下图所示:

注意:IEC61000-4-2和IEC61000-4-5测试波形和测试能量级不一样。这里涉及EMC测试相关内容,不做展开。

总 结

今天讨论的内容先到这里,简单总结下:

①TVS能干啥?能吸收瞬态能量,能扛静电的瞬态干扰;

②静电的瞬态干扰是啥?ESD;

③ESD有啥特点?高电压、低电量、作用时间短、突发性和潜在性;

④TVS有几种电压?Vrwm,Vbr,Vcl,Vcl-surge;

⑤大小关系:Vrwm<Vbr<Vcl;

⑥定量关系:Vrwm=(0.8~0.9)Vbr,Vcl=(1.2~1.4)Vbr(仅供评估参考,不是都满足);

⑦IEC 61000-4-2测试,是根据人体放电模型进行的ESD抗扰度测试;IEC61000-4-5测试,是浪涌抗扰度测试,模拟直击雷、感应雷和带电插拔的场景。

怎么样?一个简短的问题,给出的回答可浅可深。我的助攻只能到这里,能否晋升到陆地神仙境,一剑开天门,就看你的造化了!

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作者:网友投稿
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来源:轩哥技术分享
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