在實(shí)際的應用電路中，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(kāi)。為達到這一目的，將TVS瞬變二極管在線(xiàn)路板上與被保護線(xiàn)路并聯(lián)。這樣，當瞬時(shí)電壓超過(guò)電路正常工作電壓后，TNS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，其結果是瞬時(shí)電流通過(guò)TVS瞬變二極管被引開(kāi)，從而避開(kāi)被保護器件，并且在電壓恢復正常值之前使被保護回路一直保持截止電壓。在此之后，當瞬時(shí)脈沖結束以后，TVS瞬變二極管再自動(dòng)恢復至高阻狀態(tài)，整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓狀態(tài)。
　　1、TVS瞬變二極管應用的三大特點(diǎn)
　　1）將TVS瞬變二極管加在信號及電源線(xiàn)上，能防止微處理器或單片機因瞬間的脈沖，如靜電放電效應、交流電源之浪涌及開(kāi)關(guān)電源的噪音所導致的失靈。
　　2）靜電放電效應能釋放超過(guò)10000V、60A以上的脈沖，并能持續10ms；而一般的TTL器件，遇到超過(guò)30ms的10V脈沖時(shí)，便會(huì )導至損壞。利用TVS瞬變二極管，可有效吸收會(huì )造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線(xiàn)之間開(kāi)關(guān)所引起的干擾（Crosstalk）。
　　3）將TVS瞬變二極管放置在信號線(xiàn)及接地間，能避免數據及控制總線(xiàn)受到不必要的噪音影響。
　　2、TVS瞬變二極管管在使用中應注意的事項
　　對瞬變電壓的吸收功率(峰值)與瞬變電壓脈沖寬度間的關(guān)系。手冊給的只是特定脈寬下的吸收功率(峰值)，而實(shí)際線(xiàn)路中的脈沖寬度則變化莫測，事前要有估計。對寬脈沖應降額使用。
　　對小電流負載的保護，可有意識地在線(xiàn)路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當，不會(huì )影響線(xiàn)路的正常工作，但限流電阻對干擾所產(chǎn)生的電流卻會(huì )大大減小。這就有可能選用峰值功率較小的TVS瞬變二極管管來(lái)對小電流負載線(xiàn)路進(jìn)行保護。
　　對重復出現的瞬變電壓的抑制，尤其值得注意的是TVS瞬變二極管管的穩態(tài)平均功率是否在安全范圍之內。
　　3、TVS瞬變二極管的典型應用電路
　　3.1 TVS瞬變二極管在交流電路中的應用
　　圖1所示是一個(gè)雙向TVS瞬變二極管在交流電路中的應用電路。應用TVS瞬變二極管可以有效地抑制電網(wǎng)帶來(lái)的過(guò)載脈沖，從而起到保護整流橋及負載中所有元器件的作用。圖1中的TVS瞬變二極管箝位電壓應不大于電路的最大允許電壓。 　　3.2 用TVS瞬變二極管保護直流穩壓電源
　　圖2是一個(gè)直流穩壓電源，在其穩壓輸出端加上TVS瞬變二極管，可以保護使用該電源的儀器設備，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，從而保護晶體管。建議在每個(gè)穩壓源的輸出端增加一個(gè)TVS瞬變二極管管，這樣可以大幅度地提高整機的可靠性。 　　3.3 用TVS瞬變二極管保護晶體管電路
　　各種瞬變電壓能使晶體管的EB結或CE結擊穿而損壞，特別是晶體管集電極有感性(線(xiàn)圈、變壓器、電動(dòng)機)負載時(shí)，通常會(huì )產(chǎn)生高壓反電勢，因而可能使晶體管損壞。在實(shí)際應用中，建議采用TVS瞬變二極管作為保護器件。圖3所示為T(mén)VS瞬變二極管保護晶體管的四種電路實(shí)例。 　　3.4 用TVS瞬變二極管保護集成運放
　　集成運放對外界電應力非常敏感。因此，在使用運放的過(guò)程中，如果因操作失誤或采取了不正常的工作條件，往往會(huì )出現過(guò)大的電壓或電流，特別是浪涌和靜電脈沖，從而很容易使運放受損或失效。圖4所示是用TVS瞬變二極管在運放差模輸入端防止過(guò)壓損傷的保護電路。 　　4、TVS瞬變二極管的應用實(shí)例
　　4.1 TVS瞬變二極管用于熱插拔電路保護
　　在熱插拔應用中，TVS瞬變二極管主要用作需要被中斷的差模電流的接地分流路徑。熱插拔系統常被用在分布式電源系統中提供可靠的系統保護和電氣管理，典型服務(wù)器系統的線(xiàn)卡接口和熱插拔電路原理圖如圖5所示。 　　從本質(zhì)上講，當檢測到故障和電流中斷期間的電流轉換率可能達到100A/μs或以上時(shí)，圖5中的通路MOSFET Q1將迅速被熱插拔控制器關(guān)閉。不過(guò)，輸入功率路徑的電源軌總線(xiàn)結構難免出現寄生電感（與電源母線(xiàn)的長(cháng)度和固有環(huán)路面積有關(guān)）。儲存在該電感的能量將轉移到電路中的其他元件，以致產(chǎn)生過(guò)壓動(dòng)態(tài)行為。為了防止下游元件被損壞，在分流保護配置中從VIN至GND處連接了響應速度快的單向TVS瞬變二極管（瞬態(tài)電壓抑制）硅二極管，如圖5所示。
　　應用于熱插拔電路中的TVS瞬變二極管選擇可按照以下步驟進(jìn)行：
　　1）用切斷電壓VR選擇單向TVS瞬變二極管，該電壓等于或大于直流或連續峰值工作母線(xiàn)電壓水平。14V或15V TVS瞬變二極管適合低阻抗12VDC±10％的服務(wù)器系統輸入總線(xiàn)。
　　2）根據熱插拔控制器斷路器閾值電壓、響應時(shí)間和所選分流電阻器來(lái)確定峰值脈沖電流水平IP。
　　3）利用公式TVS瞬變二極管的典型應用及實(shí)例分析 - 天涯 - 茶間尋找機遇 （式中，VC：鉗位電壓；IP：峰值脈沖電流；VC(max)：最大鉗位電壓；VBR：擊穿電壓；IPP：采用10/1000 ms波形的VC(max)條件下的最大峰值脈沖電流。）由第2步和相關(guān)數據表參數給定的IP水平來(lái)計算電路鉗位電壓VC。VC是否足夠低？如果不是，另一種方法是使用一個(gè)較大的TVS瞬變二極管，以獲得較陡峭的下降。請注意，VC的電壓溫度系數與VBR類(lèi)似（例如在75℃的工作環(huán)境條件下，0.1%/℃意味著(zhù)該系數增加了5％）。
　　4）計算出VC和IP的乘積，以獲得由TVS瞬變二極管維持的實(shí)際峰值功率水平。
　　5）利用公式TVS瞬變二極管的典型應用及實(shí)例分析 - 天涯 - 茶間尋找機遇 （式中，L為電路中的寄生電感）和已知的輸入寄生電感來(lái)確定三角脈沖波形的脈沖持續時(shí)間td（即衰減到零的時(shí)間）。
　　6）使用類(lèi)似圖6（a）曲線(xiàn)的第5步脈沖持續時(shí)間降額PPP。如前所述，三角脈沖電流波形可以實(shí)現比雙指數參考波形曲線(xiàn)高33％的脈沖功率。
　　7）使用類(lèi)似圖6（b）曲線(xiàn)的環(huán)境溫度降額PPP。同時(shí)應該考慮相鄰元件的相互熱效應。
　　8）第7步的凈降額PPP是否實(shí)現了由第4步計算的實(shí)際TVS瞬變二極管峰值功率的足夠設計余量（至少50％）？如果沒(méi)有，選擇一個(gè)較大的TVS瞬變二極管并重復1-8步驟。 　　4.2 TVS瞬變二極管用于汽車(chē)電源線(xiàn)的初級保護和次級保護
　　電子控制單元、傳感器和信息娛樂(lè )系統等汽車(chē)電子設備連接在一根電源線(xiàn)上，如圖7所示。這些電子產(chǎn)品的電源是電池和交流發(fā)電機，這兩種電源的輸出電壓都不穩定，容易受溫度、工作狀態(tài)和其他條件影響。此外，使用燃油噴射系統、閥、電機、電氣和水解控制器等電磁線(xiàn)圈負載的汽車(chē)系統，會(huì )把ESD、尖峰噪聲和其他類(lèi)型的瞬態(tài)和浪涌電壓引入到電源和信號線(xiàn)上。因此，汽車(chē)設計中必須保護電子設備(例如控制單元、傳感器和信息娛樂(lè )系統)免受電源線(xiàn)上出現的有害浪涌電壓、瞬態(tài)電壓、ESD和噪聲的損害。瞬態(tài)電壓抑制器(TVS瞬變二極管)是汽車(chē)電子保護的理想方案，下面主要介紹TVS瞬變二極管在汽車(chē)電源線(xiàn)中的初級保護和次級保護應用。 　　4.2.1 汽車(chē)電源線(xiàn)初級保護(甩負荷)
　　用于汽車(chē)電子初級保護的甩負荷TVS瞬變二極管有兩類(lèi)：外延型和非外延型。在反偏模式下，這兩組產(chǎn)品具有相似的擊穿工作特性。不同之處在于，外延型TVS瞬變二極管在正向模式下具有低正向壓降(VF)特性，非外延型TVS瞬變二極管在相同條件下VF相對較高。
　　在反向電源輸入模式中，電源線(xiàn)電壓與TVS瞬變二極管 VF的電壓相同，這種反偏模式會(huì )引起電子線(xiàn)路故障，外延型TVS瞬變二極管的低正向壓降能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題，如圖8所示。 　　4.2.2 汽車(chē)電源線(xiàn)的次級保護
　　汽車(chē)系統中保護電路的初級對象是高浪涌電壓，但是被鉗位的電壓仍然很高。因此，在24V動(dòng)力總成中的次級保護特別重要，比如卡車(chē)和貨車(chē)中的動(dòng)力總成。其主要原因是因為大多數穩壓器和DC-DC轉換器IC的最大輸入電壓是45V~60V。對于此類(lèi)應用，建議使用圖9中的次級保護。在電源線(xiàn)上增加電阻R可以減小瞬態(tài)電流，這樣就可以使用更小額定功率的TVS瞬變二極管作為次級保護。 　　5、TVS瞬變二極管效能最佳化
　　如何使TVS瞬變二極管在電路中應用的效能最佳？印制電路板的布線(xiàn)及電路元件的選擇很重要，通過(guò)合理放置TVS瞬變二極管的位置、接地選擇、寄生電感和回路區的處理，以及突崩式TVS瞬變二極管與二極管陣列、單向與雙向突崩式TVS瞬變二極管、外部與內部晶片保護電路的比較，科學(xué)合理地進(jìn)行PCB的布線(xiàn)和TVS瞬變二極管元件的選擇，使TVS瞬變二極管的效能最佳化。
　　6、本文總結
　　本文詳細介紹了TVS瞬變二極管的應用特點(diǎn)、典型應用及應用實(shí)例，并從印制電路板的布線(xiàn)和TVS瞬變二極管元件的選擇兩個(gè)方面探討了如何使TVS瞬變二極管的效能最佳化的措施，對電路保護設計工程師合理高效應用TVS瞬變二極管進(jìn)行電路保護設計非常有參考價(jià)值。