TVS二極管在電路設(shè)計(jì)應(yīng)用TOP7 —電路圖天天讀（133）

　　瞬態(tài)抑制（TVS）二極管又叫箝位型二極管，是目前普遍使用的一種高效能電路保護(hù)器件，它的外型與普通二極管相同，但其吸收的浪涌功率可達(dá)數(shù)千瓦，它的主要特點(diǎn)是在反向應(yīng)用條件下，當(dāng)承受一個(gè)高能量的脈沖時(shí)，其工作阻抗立即降至極低的導(dǎo)通值，從而允許大電流通過，同時(shí)把電壓箝制在預(yù)定水平，其響應(yīng)時(shí)間小于1ns，因此可有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件。具有響應(yīng)時(shí)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、損壞極限較高、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

　　在實(shí)際應(yīng)用電路中，處理瞬時(shí)脈沖對器件損害的最好辦法，就是將瞬時(shí)電流從敏感器件引開。為達(dá)到這一目的，將TVS二極管在PCB上與被保護(hù)器件并聯(lián)。這樣，當(dāng)瞬時(shí)電壓超過電路正常工作電壓后，TVS二極管將發(fā)生雪崩擊穿，從而提供給瞬時(shí)電流一個(gè)超低阻抗的通路，其結(jié)果是瞬時(shí)電流通過TVS二極管被引開，從而避開被保護(hù)器件，并且電壓恢復(fù)正常值之前使被保護(hù)回路一直保持截止電壓，在此之后，當(dāng)瞬時(shí)脈沖結(jié)束以后，TVS二極管在自動恢復(fù)至高阻狀態(tài)，整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓狀態(tài)。以下是TVS二極管在電路應(yīng)用中的幾個(gè)典型實(shí)例。

　　TVS二極管在交流電路中的應(yīng)用

　　如圖1所示，這是一個(gè)雙向TVS二極管在交流電路中的應(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(hù)整流橋及負(fù)載中所有元器件的作用。

　　圖1 TVS二極管應(yīng)用于交流電路

　　如圖2所示，單向TVS二極管并聯(lián)于整流管旁側(cè)，以保護(hù)整流管不被瞬時(shí)脈沖擊穿。

　　圖2 TVS二極管應(yīng)用于整流電路

　　TVS二極管應(yīng)用于直流穩(wěn)壓電源保護(hù)

　　圖3是一個(gè)直流穩(wěn)壓電壓，在其輸出端加上TVS二極管，可以保護(hù)使用該電源的儀器設(shè)備，同時(shí)還可以吸收電路中晶體管的集電極到發(fā)射極間的峰值電壓，從而保護(hù)晶體管。建議在每個(gè)穩(wěn)壓源的輸出端增加一個(gè)TVS二極管，這樣可以大幅度地提高整機(jī)的可靠性。

　　圖3 TVS二極管應(yīng)用于直流穩(wěn)壓電源保護(hù)

　　TVS二極管應(yīng)用于晶體管電路保護(hù)

　　各種瞬變電壓會使晶體管的EB結(jié)或CE結(jié)擊穿而損壞，當(dāng)晶體管集電極有感性（繼電器線圈、變壓器、電動機(jī)）負(fù)載時(shí)，通常會產(chǎn)生高壓反電勢，可能損壞晶體管。在實(shí)際應(yīng)用中，建議采用TVS二極管作為保護(hù)器件。圖4所示為TVS二極管應(yīng)用于晶體管電路的保護(hù)實(shí)例。

　　圖4 TVS二極管用于晶體管電路保護(hù)

　　集成電路的保護(hù)

　　由于現(xiàn)代IC的集成度越來越高，而其耐壓則越來越低，因而很容易受到瞬變電壓的沖擊而損壞，故須采取保護(hù)措施。通常在CMOS電路的輸入端及輸出端都有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，為了可靠起見，在各整機(jī)對外接口處也增加了各種保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。圖5中給出了用TVS二極管對CMOS器件進(jìn)行保護(hù)的有關(guān)電路措施。

　　圖5 TVS二極管集成電路保護(hù)實(shí)例

　　TVS二極管應(yīng)用于集成電路運(yùn)放保護(hù)

　　集成運(yùn)放對外界電應(yīng)力非常敏感，圖6所示是用TVS在運(yùn)放差模輸入端防止過壓損傷的保護(hù)電路。

　　圖6 TVS二極管應(yīng)用于集成運(yùn)放保護(hù)

　　TVS二極管應(yīng)用于通信端口保護(hù)

　　通信總線需要與外部很多設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，要增加浪涌防護(hù)功能；如圖7所示，TVS二極管對管在RS-485(＄14.5000)收發(fā)器接口處實(shí)現(xiàn)共模浪涌防護(hù)功能。

　　圖7 通信端口保護(hù)電路

　　TVS二極管是一種保護(hù)敏感元器件免受ESD和EMI浪涌脈沖的有效、低成本的器件，隨著TVS二極管的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，本文通過介紹TVS二極管的特性及關(guān)鍵參數(shù)、選型、典型應(yīng)用、性能優(yōu)化和電路設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，使TVS二極管在電路設(shè)計(jì)應(yīng)用中發(fā)揮最佳性能，有效解決電路瞬變干擾引起的過壓問題，大大提高電子設(shè)備的安全性和可靠性。