P4SMA瞬态抑制TVS管质量可靠,瞬态抑制二极管

2013年11月13日~15日 第82届中国电子展在上海浦东新国际博览中心(上海市龙阳路2345号)召开，展会展出产品有工业级电子元器件、光电器件、集成电路、电源模块、嵌入式系统、新型传感器技术、电子材料、电子基础装备、电子工具、电子测量仪器及工控自动测试系统等。

捷捷微电将于 4 月 23 日参加由电子工程专辑主办的 “第 22 届电源管理及功率器件论坛”，展位号 P8。

本次活动捷捷演讲时间 14:30 ~ 15:00，演讲主题《USB Type-C® & PD 让梦想成真-捷捷微电的梦》。

便携式设备的ESD保护十分重要，而TVS二极管是一种十分有效的保护器件，与其它器件相比有其特的优势，但在应用时应当针对不同的保护对象来选用器件，因为不同的端口可能受到的静电冲击有所不同，不同器件要求的保护程度也有不同。要注意相应的参数鉴别以及各个生产商的不同设计，同时还要进行合理的PCB布局。

在这里介绍下便携式设备的ESD保护中如何应用TVS二极管器件。

便携式设备如笔记本电脑、手机、PDA、MP3播放器等，由于频繁与人体接触极易受到静电放电(ESD)的冲击，如果没有选择合适的保护器件，可能会造成机器性能不稳定，或者损坏。

一般情况下，对此类设备暴露在外面可能与人体接触的端口都要求进行防静电保护，如键盘、电源接口、数据口、I/O口等等。现在比较通用的ESD标准是IEC61000-4-2，应用人体静电模式，测试电压的范围为2kV～15kV(空气放电)，峰值电流高为20A/ns，整个脉冲持续时间不超过60ns。在这样的脉冲下所产生的能量总共不超过几百个微焦尔，但却足以损坏敏感元器件。

便携式设备所采用的IC器件大多是高集成度、小体积产品，精密的加工工艺使硅晶氧化层非常薄，因而更易击穿，有的在20V左右就会受到损伤。传统的保护方法已不再普遍适用，有的甚至还会造成对设备性能的干扰。

单双向

区分TVS二极管的单双向

直流保护一般选用单向TVS管，交流保护一般选用双向TVS管，多路保护选用TVS阵列器件，大功率保护选用TVS保护模块。但是相比其他的电路保护器件直接的选型应用，TVS二极管在测试前还是先区分其单双向。虽然终的作用是一样的，但是单双向TVS二极管的适用范围还是有差别的，双向TVS管适用于交流电路，单向TVS管一般用于直流电路。

可以直接用万用表测

<1>测量二极管的档位，单向一边通，双向两边都有电压;

<2>测直流，双向对称，单向只有反向是雪崩击穿特性，一般1mA下测。

所有TVS管放大后会有根阴极线，它是用来区分二极管的正负极的，与单双向无关。

单/双向使用上的不同点

1.单向用在直流。双向用在交流;单向tvs管保护器件仅能对正脉冲或者负脉冲进行防护，而双向tvs管保护器件一端接要保护的线路，一端接地，无论来自反向还是来自正向的ESD脉冲均被释放，更有效地保护了IC。

2.单向TVS管的正向特性与普通稳压二极管相同，反向击穿拐点处近似“直角”的硬击穿为典型的PN结雪崩。当有瞬时过压脉冲时，器件的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值，并保持在这一水平上;双向TVS管的V-I特性曲线如同两只单向TVS“背靠背”组合，其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性，正反两面击穿电压的对称关系为0.9≤VBR(正)/VBR (反) ≤1.1。一旦加在它两端的干扰电压超过箝位电压Vc就会立刻被抑制掉。

3.极间电容Cj

单向的比双向的大，以LRC的为例，单向的电容C有65PF，双向的只有15PF;

4.USB数据线上全部用的双向;

5.电流曲线不同。单方向的TVS管的电路符号与普通的稳压管相同，其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。双向二极管正反向都是典型的PN结雪崩器件。

双向TVS管可以当成单向来用么?

从市场上看TVS管双向的应用范围更广，从产品单价上看基本没有差别，关键参数电容C越低越好，这就导致电子市场和小型工厂普遍采用双向的TVS管。但通过以上的分析比对，单向和双向有诸多的不同，很多地方可以用双向替双向，但具体用哪种主要的还是看工程的电路设计，有些只能用单向的TVS。

TVS(Transient Voltage Suppresser瞬态电压抑制器)是普遍使用的一种新型电路保护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，从而把它的两端电压钳制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。正因为如此，TVS可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。TVS管和稳压管一样，也是反向应用的。其中VR称为大转折电压，是反向击穿之前的临界电压。VB是击穿电压，其对应的反向电流IT一般取值为1 mA。VC是大箝位电压，当TVS管中流过的峰值电流为IPP的大电流时，管子两端电压就不再上升了。因此TVS管能够始终把被保护的器件或设备的端口电压限制在VB～VC的有效区内。与稳压管不同的是，IPP的数值可达数百安培，而箝位响应时间仅为1×10-12s。TVS的大允许脉冲功率为PM=VCIPP，且在给定大钳位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大。稳压管和TVS管的异同