電源保護電路(穩壓管與瞬態(tài)抑制二極管【TVS管】的區別)
1、浪涌保護電路:穩壓管在準確的電壓下?lián)舸?這就使得它可作為限制或保護之元件來(lái)使用,因為各種電壓的穩壓二極管都可以得到,故對于這種應用特別適宜.圖中的穩壓二極管D是作為過(guò)壓保護器件.只要電源電壓VS超過(guò)二極管的穩壓值D就導通,使繼電器J吸合負載RL就與電源分開(kāi)。
2、電視機里的過(guò)壓保護電路:EC是電視機主供電壓,當EC電壓過(guò)高時(shí),D導通,三極管BG導通,其集電極電位將由原來(lái)的高電平(5V)變?yōu)榈碗娖?通過(guò)待機控制線(xiàn)的控制使電視機進(jìn)入待機保護狀態(tài)。
3、電弧抑制電路:在電感線(xiàn)圈上并聯(lián)接入一只合適的穩壓二極管(也可接入一只普通二極管原理一樣)的話(huà),當線(xiàn)圈在導通狀態(tài)切斷時(shí),由于其電磁能釋放所產(chǎn)生的高壓就被二極管所吸收,所以當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),開(kāi)關(guān)的電弧也就被消除了.這個(gè)應用電路在工業(yè)上用得比較多,如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它。
4、串聯(lián)型穩壓電路:在此電路中,串聯(lián)穩壓管BG的基極被穩壓二極管D鉗定在13V,那么其發(fā)射極就輸出恒定的12V電壓了.這個(gè)電路在很多場(chǎng)合下都有應用。
瞬態(tài)抑制二極管常稱(chēng)為防雷管,是一種安全保護器件。這種器件在電路系統中起到分流、箝位作用,可以有效降低由于雷電、電路中開(kāi)關(guān)通斷時(shí)產(chǎn)生的高壓脈沖,避免雷電、高壓脈沖損壞其它器件。
瞬態(tài)電壓抑制二極管有單向、雙向兩種。單向的圖形符號與穩壓管相似,TVS器件按極性可分為單極性和雙極性?xún)煞N;按用途可分為通用型和專(zhuān)用型;按封裝和內部結構可分為軸向引線(xiàn)二極管、雙列直插TVS陣列、貼片式和大功率模塊等[1]。軸向引線(xiàn)的產(chǎn)品峰值功率可達400W、500 W、600W、1500W和5000W。其中大功率的產(chǎn)品主要用在電源饋線(xiàn)上,低功率產(chǎn)品主要用在高密度安裝場(chǎng)合。對于高密度安裝的場(chǎng)合,也可以選擇雙列直插和表面貼裝等封裝形式。應用電路。當輸入端有高壓浪涌脈沖引入時(shí),不論脈沖方向如何,TVS管能快速進(jìn)入擊穿狀態(tài),對輸入電壓進(jìn)行箝位。
下表為我司常用的雙向TVS管參數:
型號 截止電壓
?。╒) 擊穿電壓
?。╒min) 擊穿電壓(Vmax) 測試電流(mA) 最大箝位電壓(V) 最高脈沖電流(A) 反向漏電流(uA)
P6KE6.8CA 5.8 6.45 7.14 10 10.5 58.1 1000
P6KE12CA 10.2 11.40 12.6 1 16.7 35.3 5
P6KE22CA 18.8 20.90 23.10 1 30.6 19.9
在選用TVS瞬態(tài)抑制二極管時(shí),應考慮以下幾個(gè)主要因素:
(1)若瞬態(tài)抑制二極管有可能承受來(lái)自?xún)蓚€(gè)方向的尖峰脈沖電壓(浪涌電壓)沖擊時(shí),應當選用雙極性的,否則可選用單極性。
(2)所選用瞬態(tài)抑制二極管的Vc值應低于被保護元件的最高電壓。Vc是二極管在截止狀態(tài)的電壓,也就是在ESD沖擊狀態(tài)時(shí)通過(guò)瞬態(tài)抑制二極管的電壓,它不能大于被保護回路的可承受極限電壓,否則器件面臨被損壞的危險。
(3)瞬態(tài)抑制二極管在正常工作狀態(tài)下不要處于擊穿狀態(tài),最好處于VR以下,應綜合考慮VR和VC兩方面的要求來(lái)選擇適當的瞬態(tài)抑制二極管。
(4)如果知道比較準確的浪涌電流IPP,則可利用VCIpp來(lái)確定功率;如果無(wú)法確定IPP的大致范圍,則選用功率大些的TVS管為好。PM是瞬態(tài)抑制二極管能承受的最大峰值脈沖功率耗散值。在給定的最大箝位電壓下,功耗PM越大,其浪涌電流的承受能力越大;在給定的功耗PM下,箝位電壓VC越低,其浪涌電流的承受能力越大。另外,峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。
(5)瞬態(tài)抑制二極管所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復的,器件規定的脈沖重復頻率(持續時(shí)間與間歇時(shí)間之比)為0.01%。如果電路內出現重復性脈沖,應考慮脈沖功率的累積,不然有可能損壞瞬態(tài)抑制二極管。
(6)對于小電流負載的保護,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,一般不會(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。但這樣可能選用峰值功率較小的瞬態(tài)抑制二極管來(lái)對小電流負載線(xiàn)路進(jìn)行保護。
(7)電容量C是由瞬態(tài)抑制二極管雪崩結截面決定的,這是在特定的1MHz頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比,C太大將使信號衰減。因此,C是數據接口電路選用TVS的重要參數。對于數據/信號頻率越高的回路,二極管的電容對電路的干擾越大,形成噪聲或衰減信號強度也大,因此,需要根據回路的特性來(lái)決定所選器件的電容范圍。高頻回路一般選擇電容應盡量小(如LCTVS、低電容TVS管,電容不大于3pF),而對電容要求不高的回路,電容的容量選擇可高于40 pF。
(8)為了滿(mǎn)足IEC61000-4-2國際標準,瞬態(tài)抑制二極管必須達到可以處理最小8 kV(接觸)和15kV(空氣)的ESD沖擊,有的半導體生產(chǎn)廠(chǎng)商在自己的產(chǎn)品上使用了更高的抗沖擊標準。而對于某些有特殊要求的便攜設備應用,設計者可以按需要挑選器件。