- 探討瞬態(tài)電壓抑制二極管的選用原則
- 了解TVS的交流與直流電路
- 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。
在選用瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)時(shí)，必須考慮電路的具體條件，一般應(yīng)遵循以下原則：
1) 箝位電壓Vc(MAX)不大于電路的最大允許安全電壓。
2) 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。
3) 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:
TVS用于交流電路
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(hù)整流管不被瞬時(shí)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(gè)雙向TVS，用以保護(hù)整流電路及負(fù)載中的元器件。
TVS3保護(hù)整流以后的線路元件。
如電源變壓器輸出端電壓為36伏時(shí)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。
TVS用于直流電路
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(gè)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(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)脈沖使集成電路損壞。
當(dāng)電路連接有感性負(fù)載，如電機(jī)、斷電器線圈、螺線管時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高的瞬時(shí)脈沖電壓。
圖2-6中的TVS可以保護(hù)晶體管及邏輯電路，從而省去了較復(fù)雜的電阻/電容保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。
圖2-7電路中TVS起保護(hù)和電壓限制的作用。
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直流電中選用舉例
整機(jī)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(jì)算出方波脈沖功率：PPR=VC×IP=20×50=1000W；
4) 計(jì)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。可滿足上述設(shè)計(jì)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(jī)的，有時(shí)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(shí)脈沖功率PPR。但是對(duì)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。
1) 在進(jìn)線的220V~處加TVS管抑制220V~交流電網(wǎng)中尖峰干擾。
2) 在變壓器進(jìn)線加上干擾濾波器，濾除小尖峰干擾。
3) 在變壓輸出端V~=20V處又加上TVS管，再一次抑制干擾。
4) 到了直流10V輸出時(shí)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(jìn)入計(jì)算機(jī)的CPU及存貯器中，從而提高微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用可靠性。
從失效統(tǒng)計(jì)概率可知：微機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生100次故障，其中90次來自電源，10次是微機(jī)本身，可見電源的可靠性最重要，要提高整機(jī)可靠性，首先應(yīng)提高電源的可靠性。
