TVS全稱瞬態(tài)電壓抑制二極管(Transient Voltage Suppressors Devices),從這個角度講其實常用到的硅基TVS、MOV、GDT、TSS這些器件都可以歸到此類。只是由于材質(zhì)和防護機理的不一樣,行業(yè)會有不同的歸類叫法,也方便區(qū)分。TVS設(shè)計出來的目的就是為了能夠有效的抑制那些非常高的瞬態(tài)電壓,如靜電、浪涌。能夠讓這些具有破壞性的能量限制在一定水平,從而保護產(chǎn)品。所以可以看出,TVS的真正意義是為了產(chǎn)品在實際使用中和測試時出現(xiàn)的過壓保護。
靜電放電測試基本是所有儀器儀表需要通過的EMC項目,而且很多時候會成為一個令電子工程師特別頭疼的問題。在平常的靜電測試、設(shè)計、整改的過程中,很多電子工程師經(jīng)常會提出一個問題“我把端口和一些敏感線路設(shè)計上TVS,是不是就可以解決ESD的問題了?”所以昌暉儀表也會經(jīng)常跟提問者去解釋一番。
為什么很多人會有這樣類似的想法。大家知道,在EMC測試中會用到TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的項目一般是:ESD、浪涌、汽車7637-2、EFT這些項目。比如早期電子工程師在解決ESD的問題時,有人給他們推薦了TVS,說這個是防靜電的器件(靜電管)。也許就是這樣人們開始叫它:靜電管,還有直接就叫ESD的(其實ESD全稱:Electrostatic Discharge靜電放電并不是一種器件,只是測試項目)??赡苤T如此類就有了:浪涌管。所以很多之前沒有接觸過這些信息的人就會以為真的有ESD這種器件,嚴格來說自然沒有,不過我們知道他在說什么。本身似乎也沒有什么,只是可能就出現(xiàn)了第一段的問題,很多人會認為TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管就是解決靜電放電測試的所有問題的。
靜電放電干擾的本質(zhì)
靜電放電測試項目所關(guān)心的并不是靜電本身,而是靜電放電時及放電后產(chǎn)品受到的干擾。所以研究的是靜電放電這種現(xiàn)象。靜電放電是一種高壓、高頻、強電磁場的現(xiàn)象。所以除了將電路擊穿損壞外,其實更多的是高頻和強電磁場這種特性對產(chǎn)品的差共模干擾。這種干擾并不會對產(chǎn)品造成破壞性,但是卻會造成很多軟性干擾,如重啟、卡死、花屏等。而這種干擾反而是日常遇到最多的,畢竟直接測試信號線的情況很少(因為誰會把信號線裸露到外面呢)。這些差共模干擾是TVS無能為力的。這些問題需要從PCB、結(jié)構(gòu)、濾波、屏蔽、接地等方面來解決。
實際案例
類似TF卡、HDMI這些端口在實際的設(shè)計中都會對端口的各個信號線進行TVS防護。實際上在測試HDMI口時,不管是空氣放電還是接觸放電,靜電流一定是通過端口的金屬外殼到地,是不會直接對信號線進行沖擊。所以這個上圖HDMI的TVS防護是為了解決在實際使用中可能出現(xiàn)在信號線上面的靜電干擾,并不是為了測試而為。TF卡座的測試有一些不一樣,因為TF座卡在測試時是插入內(nèi)存卡的。這個時候在放電時,靜電流就會通過內(nèi)存卡直接到信號引腳,這個時候我們可以認為TVS是為了測試而為(因為這個時候確實在承受直接沖擊)。
TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管是在齊納二極管工藝基礎(chǔ)上發(fā)明的一種新型高效電路保護元器件,p秒級別的響應(yīng)時間和高浪涌吸收能力是TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的核心優(yōu)勢。TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的工作原理,與常見的齊納二極管極其相似,在一定范圍內(nèi),均可以限制電路中兩端的電壓,使得兩極間的電壓箝位穩(wěn)定在一個安全值,從而有效地保護電路中的精密元器免受破壞高壓、高流、高涌破壞。目前,TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管廣泛應(yīng)用在家用電器、計算機系統(tǒng)、通訊設(shè)備、汽車電子、交/直流電源、電子鎮(zhèn)流器、儀器儀表、醫(yī)學(xué)、航空等方面。
選擇TVS型號需要哪些參數(shù)?
選擇TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管型號需要明確一些參數(shù),昌暉儀表總結(jié)了幾點,供大家參考:
①最高工作電壓;
②瞬態(tài)電壓;
③箝位電壓;
④漏電流;
⑤結(jié)電容;
⑥封裝形式
如何判斷TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管好壞?
在采購TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管時首要選擇正規(guī)、專業(yè)、可靠的廠家/制造商/供應(yīng)商,爭取把風(fēng)險降到最低。當(dāng)然,如果還是不放心,可以借用萬用表電阻1k擋檢測TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的好壞、優(yōu)劣。
如何區(qū)分TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的正負極和TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的單雙向?
當(dāng)瞬態(tài)電壓抑制二極管在您手上時候,首先要知道TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的正負極和TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的單雙向。
①看TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管標志。TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管有單向和雙向之分,單向TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管一端有細色環(huán),接的是正極;雙向TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管中間有兩道環(huán)或者沒有任何標志,沒極性。
②看規(guī)格書區(qū)分TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的正負極和TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的單雙向。
③看TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管型號。TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管的型號命名是有規(guī)律的,大部分TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管型號均能看出參數(shù)。
④借助萬用表工具:單向一邊有電壓,直流方面有雪崩擊穿特性;雙向都有電壓,直流方面,雙向?qū)ΨQ。
作者:李義君、丁影