瞬態(tài)電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor, TVS)是一種用于保護電子電路敏感部分的關(guān)鍵器件。這些器件可以快速響應(yīng)電壓沖擊，并且限制瞬態(tài)電壓到可以安全處理的水平。本文將詳細介紹TVS器件的工作原理、類型、選擇與應(yīng)用。

一、TVS器件的工作原理

TVS器件通過在電路中的關(guān)鍵位置提供一種低阻抗路徑，用于分流可能損壞敏感組件的瞬態(tài)電壓。當電壓達到特定水平時，TVS器件會變成導(dǎo)通狀態(tài)，從而將電流從潛在的危險路徑分流掉。

二、TVS器件的類型

1、二極管型TVS：二極管型TVS是一種常用的保護器件，其結(jié)構(gòu)和通常的二極管相似，但專為抑制瞬態(tài)電壓設(shè)計;

2、多層瓦里斯特器(MLV)型TVS：MLV型TVS采用特殊的陶瓷材料，能夠在瞬態(tài)條件下提供低電阻。

三、TVS器件的選擇

1、工作電壓：必須選擇與電路工作電壓匹配的TVS器件;

2、峰值脈沖功率：TVS器件必須能夠承受可能遇到的最大瞬態(tài)能量;

3、響應(yīng)時間：必須確保TVS器件的響應(yīng)時間足夠快，以便及時保護電路;

4、封裝形式：根據(jù)電路的布局和空間限制選擇合適的封裝。

四、TVS器件的應(yīng)用

TVS器件廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)和消費電子產(chǎn)品中，包括：

1、通信設(shè)備：保護通信線路免受雷擊和其他電源干擾的影響;

2、汽車電子：在汽車中保護敏感電子系統(tǒng)免受電磁干擾和其他瞬態(tài)電壓的影響;

3、醫(yī)療設(shè)備：在復(fù)雜的醫(yī)療設(shè)備中保護微小的電子組件。

TVS器件是現(xiàn)代電子電路不可或缺的保護元件，提供了一種簡單、有效的方法來抑制可能危及電路完整性的瞬態(tài)電壓。通過了解其工作原理和應(yīng)用，工程師和設(shè)計師可以更好地利用TVS器件來增強他們產(chǎn)品的可靠性和耐用性。

TVS管的選取

計算選取時應(yīng)注意以下幾點：

①TVS額定反向關(guān)斷電壓VWM應(yīng)大于或等于被保護電路的最大工作電壓。

②最小擊穿電壓VBR=VWM/KBR (其中，KBR=0.8～0.9)。

③TVS的最大箝位電壓VC應(yīng)小于被保護電路的損壞電壓，即VC=KC×VBR (其中，KC=1.3)。

④在規(guī)定的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流。

TVS管的作用

TVS管是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10-12秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預(yù)定值，有效地保護電子線路中的精密元器件免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應(yīng)時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于計算機系統(tǒng)、通信設(shè)備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、儀器儀表、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、數(shù)字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅(qū)動接收保護、電機電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪聲的抑制等各個領(lǐng)域。

TVS管與壓敏電阻器的比較

目前，國內(nèi)不少需進行浪涌保護的設(shè)備上使用的是壓敏電阻器。TVS管一般用于電快速瞬變脈沖群的防護，其特性比壓敏電阻器優(yōu)越得多，具體特性參數(shù)的比較表5所列。

表5 TVS管與壓敏電阻器的比較

TVS管的應(yīng)用實例

交流電路

圖4為微機電源采用TVS管作線路保護的原理圖。

圖4 微機電源部分原理圖

下面就圖4中的線路保護加以說明。

①在進線的交流220 V處加雙向TVS管D1，以抑制220 V交流電網(wǎng)中的尖峰干擾。雙向TVS管D1的

選取D1時根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。

②在變壓器進線處加上抗干擾的電源線濾波器，以消除小尖峰干擾。

③在變壓器輸出端交流20 V處加上雙向TVS管D2，再一次抑制干擾。雙向TVS管D2的

選取D2時根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。

④整流濾波輸出直流10 V時，加上單向TVS管D3抑制干擾。單向TVS管D3的

選取D3時根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。

通過如上4次抑制，得到了所謂的“凈化電源”。為了防雷擊等浪涌電壓，還可在交流220 V進線端加上壓敏電阻器，以便更有效地防止干擾進入計算機的CPU及存儲器中，從而進一步提高系統(tǒng)的可靠性。