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  • 瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)選用原則介紹
    • 發(fā)布時間:2021-01-16 15:24:22
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    瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)選用原則介紹
    在選用瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)時,必須考慮電路的具體條件,一般應(yīng)遵循以下原則:
    一、大箝位電壓Vc(MAX)不大于電路的最大允許安全電壓。
    二、最大反向工作電壓(變位電壓)VRWM不低于電路的最大工作電壓,一般可以選VRWM等于或略高于電路最大工作電壓。
    三、額定的最大脈沖功率,必須大于電路中出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率。
    下面是TVS在電路應(yīng)用中的典型例子:
    瞬態(tài)抑制二極管,TVS管
    TVS用于交流電路:
    圖2-1是一個雙向TVS在交流電路中的應(yīng)用,可以有效地抑制電網(wǎng)帶來的過載脈沖,從而起到保護整流橋及負載中所有元器件的作用。TVS的箝位電壓不大于電路的最大允許電壓。
    圖2-2所示是用單向TVS并聯(lián)于整流管旁側(cè),以保護整流管不被瞬時脈沖擊穿,選用TVS必須是和整流管相匹配。
    圖2-3所示電路中,單向TVS1和TVS2反接并聯(lián)于電源變壓器輸出端或選用一個雙向TVS,用以保護整流電路及負載中的元器件。TVS3保護整流以后的線路元件,如電源變壓器輸出端電壓為36伏時一般TVS1和TVS2的工作電壓VR應(yīng)根據(jù)36×√2來選擇,其它參數(shù)依據(jù)電路中的具體條件而下。
    瞬態(tài)抑制二極管,TVS管
    TVS用于直流電路:
    圖2-4所示TVS并聯(lián)于輸出端,可有效地保護控制系統(tǒng)。TVS的反向工作電壓應(yīng)等于或略高于直流供電電壓,其它參數(shù)根據(jù)電路的具體條件而定。
    圖2-5所示為兩個單向TVS連接在電源線路中,用以防止直流電源反接或電源通、斷時產(chǎn)生的瞬時脈沖使集成電路損壞。當(dāng)電路連接有感性負載,如電機、斷電器線圈、螺線管時,會產(chǎn)生很高的瞬時脈沖電壓,
    圖2-6中的TVS可以保護晶體管及邏輯電路,從而省去了較復(fù)雜的電阻/電容保護網(wǎng)絡(luò)。
    圖2-7電路中TVS起保護和電壓限制的作用。
    直流電中選用舉例:
    整機直流工作電壓12V,最大允許安全電壓25V(峰值),浪涌源的阻抗50MΩ,其干擾波形為方波,TP=1MS,最大峰值電流50A。選擇:
    1、先從工作電壓12V選取最大反向工作電壓VRWM為13V,則擊穿電壓
    V(BR)=VRWM/0.85=15.3V
    2、從擊穿電壓值選取最大箝位電壓Vc(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V,取
    Vc=20V
    3、再從箝位電壓VC和最在峰值電流IP計算出方波脈沖功率:
    PPR=VC×IP=20×50=1000W
    4、計算折合為TP=1MS指數(shù)波的峰值功率,折合系數(shù)K1=1.4,
    PPR=1000W÷1.4=715W
    從手冊中可查到1N6147A其中PPR=1500W,變位電壓VRWM=12.2V,擊穿電壓V(BR)=15.2V,最大箝位電壓Vc=22.3V,最大浪涌電流IP=67.3A??蓾M足上述設(shè)計要求,而且留有一倍的余量,不論方波還是指數(shù)波都適用。
    交流電路應(yīng)用舉例:
    直流線路采用單向瞬變電壓抑制二極管,交流則必須采用雙向瞬變電壓抑制二極管。交流是電網(wǎng)電壓,這里產(chǎn)生的瞬變電壓是隨機的,有時還遇到雷擊(雷電感應(yīng)產(chǎn)生的瞬變電壓)所以很難定量估算出瞬時脈沖功率PPR。但是對最大反向工作電壓必須有正確的選取。一般原則是交流電壓乘1.4倍來選取TVS管的最大反向工作電壓。直流電壓則按1.1—1.2倍來選取TVS管的最大反向工作電壓VRWM。
    瞬態(tài)抑制二極管,TVS管
    圖2-8給出了一個微機電源采用TVS作線路保護的原理圖,由圖可見:
    在進線的220V~處加TVS管抑制220V~交流電網(wǎng)中尖峰干擾。
    在變壓器進線加上干擾濾波器,濾除小尖峰干擾。
    在變壓輸出端V~=20V處又加上TVS管,再一次抑制干擾。
    到了直流10V輸出時還加上TVS管抑制干擾。
    其中:雙向TVS管D1的VRWM=220V~×1.4=308V左右
    雙向TVS管D2的VRWM=20V~×1.4=28V左右
    單向TVS管D3的VRWM=10V~×1.2=12V左右
    經(jīng)過如上四次抑制,變成所謂的“凈化電源”,還可以加上其它措施,更有效地抑制干擾,防止干擾進入計算機的CPU及存貯器中,從而提高微機系統(tǒng)的應(yīng)用可靠性。
    從失效統(tǒng)計概率可知:微機系統(tǒng)產(chǎn)生100次故障,其中90次來自電源,10次是微機本身,可見電源的可靠性最重要,要提高整機可靠性,首先應(yīng)提高電源的可靠性。
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