技術(shù)淺談】TVS的選型計算你做對了嗎?（續）
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俗話(huà)說(shuō)“書(shū)接上回”，那么再寫(xiě)個(gè)續集吧！
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202408/462449.htm細心的朋友可能會(huì )發(fā)現，上一篇寫(xiě)的計算方法針對的是單次的浪涌，比如Surge test一般兩次浪涌之間會(huì )有30~60 s的間隔時(shí)間，這意味著(zhù)TVS有足夠的時(shí)間去把吸收的浪涌能量給耗散掉，不會(huì )因為熱累積而導致TVS溫度過(guò)高而損壞。
但是，現實(shí)中還有一些情況是會(huì )有重復浪涌的。比如下圖，MOSFET作為低邊開(kāi)關(guān)來(lái)控制感性負載L，MOSFET會(huì )由PWM控制進(jìn)行周期性的開(kāi)關(guān)，每次關(guān)斷（turn off）時(shí)，L都會(huì )因為反向的感應電動(dòng)式E而產(chǎn)生一個(gè)尖峰電壓Vspike。
Vspike = L× di/dt (L 大; Ipeak 大；t 小 --> Vspike 大)
此時(shí)MOSFET的 Vds需要承受12 V+Vspike的電壓，如果Vspike很高的話(huà)是有可能會(huì )損壞MOSFET的，這時(shí)候TVS就有它的用武之地了。
下圖這個(gè)示例中，MOSFET的Vds=100 V，考慮10%的裕量，TVS的Vc需要<100×90%=90 V以保護MOSFET。
OK, 那么在這種重復浪涌的應用中，如果選用 TVS 做保護，選型和計算時(shí)需要如何來(lái)考慮呢？一起來(lái)看看吧！
1. 平均功率PAVG的計算
這里我們可以先假設 TVS 吸收了所有 L 存儲的能量（這是 worst case 情況，實(shí)際上 L ， R, diode ， TVS 都會(huì )吸收 L 所存儲的能量，做這個(gè)假設是為了方便計算）。
電感量: L = 50 mH
峰值電流：Ipeak = V/R = 12/24 =0.5 A
頻率：f = 100 Hz
PAVG=1/2 × L x Ipeak^2 × f=1/2 x 50 mH x 0.5^2 x100 =0.625 W
這個(gè)結果有什么意義呢？請接著(zhù)往下看。
2 . TVS結溫Tj的計算
TVS的SPEC中會(huì )有Tj(max)這個(gè)參數，絕大多數情況下，只要計算得到的Tj < Tj(max)，我們就可以認為T(mén)VS是安全的，不會(huì )損壞。
參考下圖，取熱阻系數Rth(j-a):
這里取焊盤(pán)面積 Scu=0.5 cm^2 ，可以得到 Rth(j-a)=92℃/W
Tj = Tamb + PAVG × Rth(j-a) =85 + 0.625 × 92 = 142.5℃
參考SMBJ系列TVS的SPEC：
Tj =142.5℃ < Tj(max) = 150℃
So，這顆SMBJ/600 W的TVS，從平均功率PAVG的角度來(lái)說(shuō)選型是OK的。
3. 確定TVS的VBR
這里需要強調的一點(diǎn)是，在重復浪涌的應用中，首先應該考慮盡量減小Ipeak，也就是流經(jīng)TVS的電流Ipp。因為如果還是像單次浪涌那樣，以Ppp = Ipp × Vc作為評估的標準，那么重復浪涌會(huì )造成短時(shí)間內的能量累積，TVS無(wú)法有效地耗散這些能量，從而導致Tj溫度急劇上升而損壞。
根據經(jīng)驗，建議Ipp<1A，參考下圖，此時(shí)Vc≈VBR。
這個(gè)案例中需要選擇 VBR(max)<90 V 的 TVS, 參考下表 SMBJ70A 的 VBR(max)=86.0V, 可以滿(mǎn)足要求。
計算到這里基本上也就差不多了，如果還有興趣可以做一下溫度校正，公式如下：
Vc(Tj) = Vc(25°C) ×(1 + αT × (Tj ? 25°C))
αT=0.105%/℃ (查SPEC得到)
Vc(25℃)=86.0 V
Tj=142.5℃
Vc(Tj=142.5℃) = 86 × (1+0.105%×(142.5-25))= 96.6 V< Vds=100 V
綜上所述，SMBJ70A可以滿(mǎn)足本次的選型需求。
最后，我想說(shuō)，其實(shí)在重復浪涌的應用中，還有許多值得探討的地方。比如RCD的snubber電路、壓敏電阻MOV等都是可以考慮的保護方案，這篇文章只是起一個(gè)拋磚引玉的作用，歡迎交流！
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