TVS管与其它防护器件

文摘   科技   2024-07-14 19:00   浙江  

TVS管与其它防护器件

TVS管是一个性能非常出色的电气防护器件,但是防护器件并非只有TVS管。

举个栗子,我们在复位按键电路上,最常用的防护设计是按键上并联一个高耐压(>50V)陶瓷电容器(10/100nF)用来吸收ESD能量,然后串联一个电阻器(例如:100ohm)来限流,避免打坏器件复位管脚。这个电路里简单的电容器和电阻器就是非常好的防护器件。

再举个栗子,我们在一些对外供电的接口(USB,Pots等)会使用PTC来做防护,避免由于外部短路或搭接其它高压电源导致电流过大而损坏板内电路。
同时,我们在一些更大能量的浪涌防护设计中,还会使用空气放电管,压敏电阻等。这些都要根据实际的应用场景需求进行具体设计。
接下来,我们简单了解下各种防护器件之间的区别和特点。

1. TVS和稳压二极管的比较

在讲TVS管基本参数时已说了一部分与稳压二极管差别,主要它们工作的区域不一样,所以二极管本身设计的侧重点也不同(齐纳击穿区和雪崩击穿区)。

如下为它们之间的详细差别比较:

1. 两者都是利用它们的反向工作特性,反向接入电路工作。

从原理设计上看,两种二极管都是反向接在电路上的:高电平接N,低电平接P

2. TVS管工作在雪崩击穿区,具有更高的浪涌防护能力(功率大,瞬时工作);稳压二极管工作在齐纳击穿区,反向工作电流在mA级别(功率小,长期工作)。

稳压二极管正常工作状态在:齐纳击穿区,TVS管正常工作状态在:反向截止区

3. TVS管要求有更快的响应速度(ps级别),而稳压二极管一般不关注响应时间;

由于TVS正常工作在反向截止区,所以一旦过压就必须尽快泄放掉浪涌电流;稳压二极管一般电路上电时就会自然过渡到齐纳击穿区,后续一直工作在这个状态,一般不需要瞬态响应

4. 稳压二极管的反向钳位电压精度高,TVS管反向钳位电压范围更大。

5. TVS管主要用于ESD和浪涌防护,防止瞬时大能量导致器件损坏;稳压二极管主要用于保证后级电路的信号电平幅度。

2. TVS和空气放电管、压敏电阻、TSS管的比较

我们首先用直观的图表形式来比较,看这几个器件的差别。

那为什么他们会有这些不同的特性呢?主要取决于不同器件的V-I电特性、材料以及器件结构。如下为TVS管,压敏电阻,空气放电管和TSS管的V-I特性图。

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