發布日期：2022-04-28 點擊率：64
作者：Art Kay 德州儀器
在上一篇電氣過應力博客中，我們介紹了絕對最大技術參數表，說明了串聯電阻器怎么能用來防止輸入出現電氣過應力問題。過度電源電壓是另一個常見過應力問題。有一種可能是大型瞬態電壓耦合在電源中。這可能會由電機啟動等負載的電感反沖引起。電源上的大量瞬態電壓是很多實際系統的常見問題。應該經常針對它進行設計，防止應用出現這樣的問題。
防范電源瞬態的最常用方法是在每個電源上提供瞬態電壓抑制器 (TVS)。TVS 可將電源電壓限制在安全等級下，使其不超過最大電源電壓。我們在上篇博客中介紹過 TVS。在本文中，我們將繼續討論該主題，介紹 TVS 規范。
圖 1 是 TVS 器件的典型 V-I 特性。正如之前提到的那樣，該器件的性能很像齊納二極管，只是它經過了優化，可對大型瞬態電流進行快速反應。此外，TVS 的技術參數還強調了對于防止瞬態過壓非常重要的主要特性。表 1 是 TVS 規范實例。注意，所有技術參數都一一對應于 V-I 曲線上的主要點。我們介紹該規范時，參考 V-I 曲線有助于清楚地理解該規范的含義。
圖 1：TVS 的 V-I 特性
表 1：瞬態電壓抑制器的技術參數實例
反向對峙電壓 (VR) 是 TVS 器件的常態工作電壓。器件在該電壓等級下有效“關斷”，并具有特定數量的漏電流。漏電流 (IR) 一般在微安級以下。該電流可添加至總電源電流，這對于低功耗應用來說是個問題。將電源增加至反向對峙電壓以上，會導致漏電流增大，而且在達到擊穿電壓 (VBR) 時，TVS 最終會被擊穿。圖 1 顯示了 VR 在 TVS V-I 曲線上的位置。表 1 顯示了在 TVS 規范實例中 VR = 18V，IR = 5μA。
擊穿電壓 (VBR) 是 TVS 保護開始擊穿或“接通”以及開始吸收大量電流的點。在其擊穿后，整個 TVS 的電壓將“鉗”在一個相對恒定的電壓上。從表 1 中可以看到，對于我們的 TVS 規范實例，VBR 的范圍是 20V 至 22.1V，擊穿電流 (IBR) 為 1mA。
參考圖 1 可以注意到，盡管擊穿后電壓相對恒定，但隨著電流的增加，仍將有一些電壓的增量。鉗位電壓 (VC) 的定義有助于理解在擊穿后整個 TVS 的電壓如何增加。鉗位電壓就是 TVS 導通并吸收大量電流時整個 TVS 的壓降。對于有些器件，在不同的電流等級下提供不同的鉗位電壓。在本實例中，在電流 IPP = 13.7A 時，TVS 最大鉗位電壓為 VC = 29.2V。在下一篇博客中，我們將了解如何估算不同電流等級下的鉗位電壓。
在本博客中，我們討論了 TVS 器件的主要技術參數。在下篇博客中，我們將介紹如何選擇可保護用戶應用的 TVS 器件。
如果您對此很感興趣，請務必關注我《電氣過應力簡介》系列文章中的其它內容。
參考文獻：
1. Walters, Kent，《如何選擇瞬態電壓抑制器》，摘自《Micronote 125》，1999 年 7 月：www.microsemi.com；
2. STMicroelectronics，《ESDA-1K 產品說明書》，Doc ID 17883 版本 1，2010 年 9 月，V-I 曲線，第 2 頁：http://www.st.com/web/en/press/c2747。
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