圖1：TVS實(shí)物圖

• 概述：

對于任何電子系統(tǒng)來說，電壓或電流的瞬間浪涌都可能會讓它失效損壞，每年因此造成的損失高達(dá)數(shù)十億甚至數(shù)百億美元，所以電子系統(tǒng)的保護(hù)器件在元器件生產(chǎn)和應(yīng)用中都具有非常重要的地位，意外產(chǎn)生的浪涌可能來自于電子系統(tǒng)的內(nèi)部和外部，常見的如電源的開關(guān)，電感負(fù)載的通斷，交流線路的波動，累計感應(yīng)電涌，靜電放電等等。TVS是為了抑制各種形式的電浪涌而專門設(shè)計的高效能保護(hù)器件。當(dāng)它承載瞬態(tài)高能量脈沖時，會快讀的從原來的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗盏粢馔怆娎擞?，并把電壓鉗制到安全水平從而保護(hù)電子系統(tǒng)中的元器件不會損壞。TVS所能承受的瞬時脈沖電壓峰值可達(dá)數(shù)千伏，瞬時脈沖電流峰值可高達(dá)數(shù)百安培，它的鉗位響應(yīng)時間僅僅是10-12秒。作為一種保護(hù)器件，固體的TVS和早前的氣體方低昂及壓敏電阻相比較，最為顯著的特點(diǎn)就是鉗位因子小、響應(yīng)時間快、承載的浪涌高、使用壽命長，基本無老虎磨損等問題。以及體積小無噪音價格低等等，實(shí)踐出真知，根據(jù)我們過往的經(jīng)驗(yàn)，安裝有電保護(hù)器件TVS的電子系統(tǒng)，大大的提高了安全性和可靠性。

• 選用原則：

TVS作為電子系統(tǒng)中的保護(hù)器件，選擇正確是非常重要的，我們必須要了解電子的工作條件和可能發(fā)生的意外電源的性質(zhì)，然后按照一下原則選擇合適的TVS器件：

1、反向變?yōu)殡妷海?span style="color:#2980b9">VR）需等于或略高于電路的爭吵工作電壓，這樣可以確保不因TVS的介入而影響電路的正處于工作，一般在交流電路中，需取1.4倍工作電壓的峰值來確定合適的變?yōu)殡妷骸?/span>

2、反向擊穿電壓（VB）不小于電路的最大允許工作電壓。如果在最大允許工作電壓下TVS進(jìn)入擊穿狀態(tài)，會使得電路中的漏電流增大，從而影響到電路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3、最大鉗位電壓（VC）必須小于電路的最大允許安全電壓，也就是說在鉗位電壓下，不會損壞電路中的任何元器件。

4、最大峰值脈沖功率（PM）需要大于電路內(nèi)部或外部可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。（電路設(shè)計師需要對可能出現(xiàn)的意外電脈沖的性質(zhì)有所了解，比如脈沖的來源、波形以及幅度和時間等等。）

• 電氣特性：

TVS分單向和雙向兩種類型，單向TVS的正向特性與一般二極管無異，反向則呈典型的雪崩型；雙向TVS的兩個方向的特性曲線相同，均為典型的雪崩型。

當(dāng)承受一個高能量的瞬時電脈沖時，TVS會立刻從變位電壓附近的高阻抗降低到一個很低的導(dǎo)通值，允許大電流通過，同時把電壓鉗制到一定水平，從而把瞬時電脈沖吸收掉，其響應(yīng)時間理論上來說在10-12秒 而鉗位因子僅為1.2-1.4。

所謂的鉗位因子就是鉗位電壓和擊穿電壓的比值，它的意義在于，當(dāng)電壓超過擊穿時立即售空，被鉗制到安全的水平，為電路提供可靠性保障，鉗位因子小，說明受控能力好，而MOV的鉗位因子要大的多，比如180V的MOV的Cf=2.65，即鉗位電壓為430V，這顯然對一些精密的電子系統(tǒng)是不適用的。

圖2：15BJ系列曲線特性圖

• 應(yīng)用范圍：

1、一般應(yīng)用和接法

 TVS 通常是并聯(lián)于被保護(hù)電路中，但亦可串聯(lián)應(yīng)用，以增加最大峰值脈沖功率，或提高反向擊穿電壓。應(yīng)注意TVS 和二極管并聯(lián)時，反向擊穿電壓值必須相匹配，自身串聯(lián)應(yīng)用時，電參數(shù)必須一致性好，此外，兩支型號，參數(shù)相同(單向) TVS還可以背對背相接。

2、保護(hù)開關(guān)電源

在典型的開關(guān)電源電路中，由于電源線路、感性負(fù)載等可能經(jīng)常出現(xiàn)高能量的瞬變電涌，造成開關(guān)電源誤工作，甚至使其元器件損壞。為了提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性和可靠性，必須加入保護(hù)器件。

3、保護(hù)集成電路

集成電路廣泛用于電子系數(shù)中，功能強(qiáng)大的集成電路，集成度極高，但抗過壓能力差。由靜電放電( ESD)、電極反接或電源開關(guān)操作引起的瞬變電壓，很容易造成其失效。

4、保護(hù)可控硅

可控硅(SCR)的觸發(fā)回路如出現(xiàn)電涌，就可能造成誤觸發(fā)，導(dǎo)致可控硅的錯誤功作面失控。因此，要求觸發(fā)回路必須精確控制，過壓和過流是不允許的。

5、保護(hù)場效應(yīng)管(MOSFET)

通常引起MOSFET失效的主要原因，是漏極一源極間電壓VDS過高，電感負(fù)載的通即可使得MOSF ET 的VDS 超過擊穿電壓向損壞，為此，對大功率MOSFET 必須采取保護(hù)措施。

6、保護(hù)繼電器

當(dāng)繼電器用大功率品體管驅(qū)動時，繼電器的驅(qū)動線圈會發(fā)生很高的反電勢，有可能使大功率品體管擊穿:此外，繼電器觸點(diǎn)通斷時，時常有大電流通過，可能在觸點(diǎn)處產(chǎn)生電弧，造成接觸不良。因此，使用繼電器時，必須采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。傳統(tǒng)的方法常用二極管與電阻串聯(lián)或阻容串聯(lián)來解決，效果并不好。實(shí)踐證明，使用雙向 TVS 保護(hù)維電器是最佳方法。

7、保護(hù)微型計算機(jī)

在微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸線路上，可能會出現(xiàn)各種瞬變電涌干擾，特別是靜電放電(ESD)，交流電源酸變，或近旁儀器設(shè)備的干擾。為使微機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定地工作，確保其可靠性，必須采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。在微機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸線路上和接口部份，使用小功率的表面安裝型的 TVS 來進(jìn)行保護(hù)，可獲得良好的效果。此外，為防止雷擊感應(yīng)高壓，使聯(lián)網(wǎng)的微機(jī)系統(tǒng)損壞，也應(yīng)使用TVS防雷。

8、保護(hù)交流線路

用MOV和TVS組成一個兩極保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，利用MOV的承載大電流能力和TVS的快速響應(yīng)能力的各自優(yōu)點(diǎn)，來有效地保護(hù)交流線路。

9、保護(hù)電信系統(tǒng)

這里介紹的方法是將 TVS和MOV氣體放電管(GASTUBE)結(jié)合使用來保護(hù)電信系統(tǒng)，GTUBE 的優(yōu)點(diǎn)是，具有處理大電流的能力、很低的電容和極高的絕緣電阻。我們可以用GASTUBE、MOV和T VS組成一個三級保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，以確保電信系統(tǒng)安全可靠。

10、對雷擊的防護(hù)作用

雷擊生產(chǎn)的強(qiáng)大的感應(yīng)電涌是具有破壞力的，一些精密的儀器設(shè)備，如鐵路自動控制系統(tǒng)，程控交換機(jī)。ISDN，F(xiàn)AX，特別是網(wǎng)絡(luò)上的計算機(jī)都可能在傳輸電纜中，因雷擊感應(yīng)高壓而使其元器件損壞，而失去正常的工作能力。因此，在許多電子系統(tǒng)中，防護(hù)雷擊是至關(guān)重要的。把TVS接入系統(tǒng)中可以有效地防止雷擊造成的破壞，已為事實(shí)所證明。

• 結(jié)束語

電子產(chǎn)品的安全性和可靠性，是所有生產(chǎn)廠商和擁戶共同追求的目標(biāo)?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品必須有相應(yīng)的電保護(hù)措施，才能算是完善的產(chǎn)品，過去使用的保險管之類，雖然可以防止過流損壞產(chǎn)品，但常使正常工作中斷，而氣體放電管和壓敏電阻，由于性能上的缺陷，對于許多比較精密的儀器設(shè)備、電子系統(tǒng)是不適用的。

新型的固體 TVS 是目前理相的電保護(hù)器件，它不僅簡化了保護(hù)電路，而且大大提高了電子系統(tǒng)的安全性和可靠性。TVS作為一種高效能的電保護(hù)器件，已經(jīng)在各個領(lǐng)域被普通采用，包括國內(nèi)外的軍工和航天產(chǎn)品。這里就不一一列舉了。

圖3：應(yīng)用案例