新能源技術(shù)中，TVS管的保護應(yīng)用場景是非常重要的。本文根據(jù)自身的一些經(jīng)驗，介紹一些應(yīng)用技巧。
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TVS管/ESD管概述
TVS（Transient Voltage Suppressor）瞬態(tài)電壓抑制器。當兩極受到反向 瞬態(tài)高能量沖擊時，能以 10 的負 12 次方秒量級的速度，將兩極間的高阻抗變 為低阻抗， 使兩極間的電壓箝位于一個預定值，有效地保護電子線路中的精密元 器件。在浪涌電壓作用下，TVS 兩極間的電壓由額定反向關(guān)斷電壓 VWM 上升 到擊穿電壓 VBR，而被擊穿，隨著擊穿電流的出現(xiàn)，流過 TVS 的電流將達到峰 值脈沖電流 IPP，同時在其兩端的電壓被鉗位到預定的最大鉗位電壓 VC 以下， 其后，隨著脈沖電流按指數(shù)衰減，TVS 兩極間的電壓也不斷下降，最后恢復到初 態(tài)； TVS 管有單向與雙向之分， 單向 TVS 管的特性與穩(wěn)壓二極管相似， 雙向 TVS 管的特性相當于兩個穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)。
電壓及電流的瞬態(tài)干擾，是造成電子電路及設(shè)備損壞的主要原因，經(jīng)常給人們帶來無法估量的損失。這些干擾通常來自于電力設(shè)備的起停操作、交流電網(wǎng)的不穩(wěn)定、雷電干擾及靜電放電等，瞬態(tài)干擾幾乎無處不在、讓人防不勝防。
2.TVS/ESD管需要考慮的主要性能參數(shù)
1.）反向截止電壓 VRWM 與反向漏電流 IR：反向截止電壓 VRWM 表示 TVS 管 不導通的最高電壓，在這個電壓下只有很小的反向漏電流 IR；
2.）擊穿電壓 VBR：TVS 管通過規(guī)定的測試電流時的電壓，這是表示 TVS 管導通的標志電壓；
3.）脈沖峰值電流 IPP：TVS 管允許通過的 10/1000μ s 波的最大峰值電流（8/20 μ s 波的峰值電流約為其 5 倍左右） ，超過這個電流值就可能造成永久性損壞。在 同一個系列中，擊穿電壓越高的管子允許通過的峰值電流越小，一般是幾 A～幾 十 A；
4.）最大箝位電壓 VC：TVS 管流過脈沖峰值電流 IPP 時兩端所呈現(xiàn)的電壓，該電壓下對應(yīng)的電流為Ippm，Vc*Ippm的數(shù)值為該管脈沖峰值功率Pm，即指 10/1000μ s 波的脈沖峰值電流 IPP 與最大箝位電壓 VC 的乘積，通常TVS/ESD管后端產(chǎn)品的工作電壓需要小于該鉗位電壓。
對于單向TVS管，通常負極(Cathode)接信號端，正極（Anode）接GND，而對于雙向TVS管，如果Pin1接信號端，pin2接GND，則鉗位電壓為15V左右，如果Pin2接信號端，Pin1接GND，則鉗位電壓為24V左右。
對于TVS/ESD管 Layout需要特別注意：
1.）TVS連接到信號的走線盡可能的粗，線寬最好在80mil（2mm）以上；
2.）連接到GND的區(qū)域需要多打過孔到地，增加GND接觸面積。
由于TVS管/ESD常應(yīng)用于接口，對于高速信號而言，結(jié)電容的數(shù)值會影響到信號完整性，對于這類應(yīng)用場合，要求結(jié)電容的數(shù)值越小越好，通常可以達到pf級別。
3.TVS/ESD管選型步驟
對于ESD管選型，可以按照以下方式來確認：
1.）確認ESD放電等級（可以對照規(guī)格書確認目前旋轉(zhuǎn)的ESD管放電等級是否滿足要求），假設(shè)放電等級為4KV，第一個峰值電流為30A（通常在1ns左右發(fā)生），第二個峰值電流為16A（通常在30ns發(fā)生，該電流作為我們確認鉗位電壓的參考電流），第三個峰值電流為8A（通常在60ns發(fā)生）；
2.）由30ns發(fā)生的沖擊電流對應(yīng)到datasheet的TLP特性曲線，以下圖為例，16A對應(yīng)的電流為4.5V，也就是當發(fā)生4KV靜電時，TVS/ESD后級電路的承受電壓需要小于4.5V。
3.）如果ESD鉗位后的電壓小于后級電路能夠承受的電壓，則該型號的ESD管可以選用。
對于TVS管選型，可以按照以下方式來確認：
1.）首先，確認該實驗的脈沖電流Ip，以下圖為例，Ip=(Usmax-Vcl)/Rimin，Usmax為實驗最大數(shù)值，Vcl為TVS管鉗位電壓值，Rimin為內(nèi)阻最小值，可以計算得出Ip=(87V-30V)/0.5Ω=114A（30V為TVS后級電路能夠承受電壓最大值，通常留80%余量）；
2.）其次，根據(jù)后端鉗位電壓，選擇Vc@Ipp（max）為24.4V（80%Vc=24V），Ipp電流為205A（大于114A），可以滿足要求。
通常情況下，TVS管用于電源浪涌，ESD用于靜電防護，對于不同的應(yīng)用場景，需要區(qū)分應(yīng)用，但是有的管子是可以混用的，具體需要看規(guī)格書，如下所示，該管子是可以混用TVS管和ESD管的，但是如果TVS管沒有提到ESD保護，那么該管子是不能混用ESD保護。
由于產(chǎn)品在搬運，安裝，調(diào)試等過程中，不可避免的會跟機器設(shè)備，人手等接觸，當機器設(shè)備，人手帶電時，產(chǎn)品的連接器接口將會暴露在靜電干擾之下，所有產(chǎn)品的連接器都需要ESD管靜電防護，而產(chǎn)品的電源進入端，還需要做浪涌保護，因而電源進入端既需要做ESD防護，也需要做浪涌防護。
其他的連接器接口正常做好ESD防護即可。
