TVS二極管在電路設計應用TOP7 —電路圖天天讀（133）

　　瞬態(tài)抑制（TVS）二極管又叫箝位型二極管，是目前普遍使用的一種高效能電路保護器件，它的外型與普通二極管相同，但其吸收的浪涌功率可達數千瓦，它的主要特點(diǎn)是在反向應用條件下，當承受一個(gè)高能量的脈沖時(shí)，其工作阻抗立即降至極低的導通值，從而允許大電流通過(guò)，同時(shí)把電壓箝制在預定水平，其響應時(shí)間小于1ns，因此可有效地保護電子線(xiàn)路中的精密元器件。具有響應時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、損壞極限較高、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

　　在實(shí)際應用電路中，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二極管在PCB上與被保護器件并聯(lián)。這樣，當瞬時(shí)電壓超過(guò)電路正常工作電壓后，TVS二極管將發(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二極管被引開(kāi)，從而避開(kāi)被保護器件，并且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二極管在自動(dòng)恢復至高阻狀態(tài)，整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓狀態(tài)。以下是TVS二極管在電路應用中的幾個(gè)典型實(shí)例。

　　TVS二極管在交流電路中的應用

　　如圖1所示，這是一個(gè)雙向TVS二極管在交流電路中的應用，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 TVS二極管應用于交流電路

　　如圖2所示，單向TVS二極管并聯(lián)于整流管旁側，以保護整流管不被瞬時(shí)脈沖擊穿。

　　圖2 TVS二極管應用于整流電路

　　TVS二極管應用于直流穩壓電源保護

　　圖3是一個(gè)直流穩壓電壓，在其輸出端加上TVS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二極管，這樣可以大幅度地提高整機的可靠性。

　　圖3 TVS二極管應用于直流穩壓電源保護

　　TVS二極管應用于晶體管電路保護

　　各種瞬變電壓會(huì )使晶體管的EB結或CE結擊穿而損壞，當晶體管集電極有感性（繼電器線(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，可能損壞晶體管。在實(shí)際應用中，建議采用TVS二極管作為保護器件。圖4所示為T(mén)VS二極管應用于晶體管電路的保護實(shí)例。

　　圖4 TVS二極管用于晶體管電路保護

　　集成電路的保護

　　由于現代IC的集成度越來(lái)越高，而其耐壓則越來(lái)越低，因而很容易受到瞬變電壓的沖擊而損壞，故須采取保護措施。通常在CMOS電路的輸入端及輸出端都有保護網(wǎng)絡(luò )，為了可靠起見(jiàn)，在各整機對外接口處也增加了各種保護網(wǎng)絡(luò )。圖5中給出了用TVS二極管對CMOS器件進(jìn)行保護的有關(guān)電路措施。

　　圖5 TVS二極管集成電路保護實(shí)例

　　TVS二極管應用于集成電路運放保護

　　集成運放對外界電應力非常敏感，圖6所示是用TVS在運放差模輸入端防止過(guò)壓損傷的保護電路。

　　圖6 TVS二極管應用于集成運放保護

　　TVS二極管應用于通信端口保護

　　通信總線(xiàn)需要與外部很多設備進(jìn)行數據交換，要增加浪涌防護功能；如圖7所示，TVS二極管對管在RS-485(＄14.5000)收發(fā)器接口處實(shí)現共模浪涌防護功能。

　　圖7 通信端口保護電路

　　TVS二極管是一種保護敏感元器件免受ESD和EMI浪涌脈沖的有效、低成本的器件，隨著(zhù)TVS二極管的迅速發(fā)展和廣泛應用，本文通過(guò)介紹TVS二極管的特性及關(guān)鍵參數、選型、典型應用、性能優(yōu)化和電路設計中的注意事項，使TVS二極管在電路設計應用中發(fā)揮最佳性能，有效解決電路瞬變干擾引起的過(guò)壓?jiǎn)?wèn)題，大大提高電子設備的安全性和可靠性。