使电子电路免受损害的协同电路保护方案(一)

可重置过电流保护元件的优势很明显，一旦过电流故障消失，保护器件冷却后会返回到低电阻状态。同样，对可重置过电压保护元件而言，一旦过电压故障消失，保护器件会自动返回到高电阻状态。无需用户去干预，也无需技术人员的帮助。非重置器件必须由技术人员或其他合格的人员进行手工重置，这样当设备位于远端站时，就会产生不必要的保用成本或高额运营费用。使过电流/过电压的保护更为方便和可靠。

下面对它们的工作原理与典型应用加以介绍和分析。

2.1瞬态电压抑制二极管（TVS）的工作原理与典型应用

瞬态电压抑制二极管（TVS）是瞬态电压抑制器（TransientVoltageSuppressor）的简称，TVS的电路符号与普通稳压二极管相同。它的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。在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VFM上升到击穿电压VBR而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初始状态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。

TVS是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12s量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数kW的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

由于TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。TVS已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表（电度表）、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。

（1）TVS的工作特性

TVS的特点是：响应速度特别快（为ns级）；耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差，其10/1000μs波脉冲功率从400W～30kW，脉冲峰值电流从0.52A～544A；击穿电压有从6.8V～550V的系列值，便于各种不同电压的电路使用。

TVS管有单向与双向之分，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。

（2）TVS的主要特性参数

TVS主要有以下的特性参数。

①反向断态电压(截止电压)VRWM与反向漏电流IR

反向断态电压(截止电压)VRWM表示TVS管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。

②击穿电压VBR

TVS通过规定的测试电流IT时的电压，这是表示TVS导通的标志电压。

③脉冲峰值电流IPP

超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中，击穿电压越高的TVS允许通过的峰值电流越小。

④最大箝位电压VC

TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。VC、IPP反映了TVS器件的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。

⑤脉冲峰值功率Pm

脉冲峰值功率Pm是指TVS的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积，即Pm=IPPVC。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的“累积”，有可能使TVS损坏。

⑥稳态功率PO

TVS也可以作稳压二极管用，这时要使用它的稳态功率参数值。

⑦　极间电容Cj