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瞬態干擾抑制器詳解

2012-04-05

  瞬態干擾指交流電網上出現的浪涌電壓、振鈴電壓、火花放電等瞬間干擾信號,其特點是作用時間極短,但電壓幅度高、瞬態能量大。瞬態干擾會造成控制系統的電源電壓的波動;當瞬態電壓疊加在控制系統的輸入電壓上,使輸入控制系統的電壓超過系統內部器件的極限電壓時,便會損壞控制系統內部的設備,因此必須采用抑制措施。

  硅瞬變吸收二極管

  硅瞬變吸收二極管的工作有點象普通的穩壓管,是箝位型的干擾吸收器件;其應用是與被保護設備并聯使用。 硅瞬變電壓吸收二極管具有極快的響應時間(亞納秒級)和相當高的浪涌吸收能力,及極多的電壓檔次。可用于保護設備或電路免受靜電、電感性負載切換時產生的瞬變電壓,以及感應雷所產生的過電壓。 TVS管有單方向(單個二極管)和雙方向(兩個背對背連接的二極管)兩種,它們的主要參數是擊穿電壓、漏電流和電容。使用中TVS管的擊穿電壓要比被保護電路工作電壓高10%左右,以防止因線路工作電壓接近TVS擊穿電壓,使TVS漏電流影響電路正常工作;也避免因環境溫度變化導致TVS管擊穿電壓落入線路正常工作電壓的范圍。 TVS管有多種封裝形式,如軸向引線產品可用在電源饋線上;雙列直插的和表面貼裝的適合于在印刷板上作為邏輯電路、I/O總線及數據總線的保護。

  TVS的特性

  TVS的電路符號和普通的穩壓管相同。其電壓-電流特性曲線如圖1所示。其正向特性與普通二極管相同,反向特性為典型的PN結雪崩器件。圖2是TVS的電流-時間和電壓-時間曲線。在浪涌電壓的作用下,TVS兩極間的電壓由額定反向關斷電壓VWM上升到擊穿電壓VBR,而被擊穿。隨著擊穿電流的出現,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箝位到預定的最大箝位電壓VC以下。其后,隨著脈沖電流按指數衰減,TVS兩極間的電壓也不斷下降,最后恢復到初態,這就是TVS抑制可能出現的浪涌脈沖功率,保護電子元器件的過程。當TVS兩極受到反向高能量沖擊時,它能以10~12s級的速度,將其兩極間的阻抗由高變低,吸收高達數千瓦的浪涌功率,使兩極間的電位箝位于預定值,有效地保護電子設備中的元器件免受浪涌脈沖的損害。TVS具有響應時間快、瞬態功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓容易控制、體積小等優點,目前已廣泛應用于家用電器、電子儀表、通訊設備、電源、計算機系統等各個領域。

  TVS的主要參數

  最大反向漏電流ID和額定反向關斷電壓VWM。VWM是TVS最大連續工作的直流或脈沖電壓,當這個反向電壓加于TVS的兩極間時它處于反向關斷狀態,流過它的電流應小于或等于其最大反向漏電流ID。

  最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR。VBR是TVS最小的擊穿電壓。在25℃時,低于這個電壓TVS是不會發生雪崩的。當TVS流過規定的1mA電流(IR)時,加于TVS兩極的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度,可把VBR分為5%和10%兩種。對于5%的VBR來說,VWM="0".85VBR;對于10%的VBR來說,VWM="0".81VBR。

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