TVS(Transient Voltage Suppresser瞬態電壓抑制器)

       TVS是普遍使用的一種新型高效電路保護器件，它具有極快的響應時間(亞納秒級)和相當高的浪涌吸收能力。當它的兩端經受瞬間的高能量沖擊時，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變為低阻抗，以吸收一個瞬間大電流，從而把它的兩端電壓箝制在一個預定的數值上，從而保護后面的電路元件不受瞬態高壓尖峰脈沖的沖擊。正因為如此，TVS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[4]，以及感應雷所產生的過電壓。

        TVS管和穩壓管一樣，也是反向應用的。其中VR稱為最大轉折電壓，是反向擊穿之前的臨界電壓。VB是擊穿電壓，其對應的反向電流IT一般取值為1 mA。VC是最大箝位電壓，當TVS管中流過的峰值電流為IPP的大電流時，管子兩端電壓就不再上升了。因此TVS管能夠始終把被保護的器件或設備的端口電壓限制在VB～VC的有效區內。與穩壓管不同的是，IPP的數值可達數百安培，而箝位響應時間僅為1×10-12s。TVS的最大允許脈沖功率為PM=VCIPP，且在給定最大鉗位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大。

穩壓管和TVS管的作用

穩壓管的應用:
1、浪涌保護電路:穩壓管在準確的電壓下擊穿,這就使得它可作為限制或保護之元件來使用,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是作為過壓保護器件.只要電源電壓VS超過二極管的穩壓值D就導通,使繼電器J吸合負載RL就與電源分開.

2、電視機里的過壓保護電路:EC是電視機主供電壓,當EC電壓過高時,D導通,三極管BG導通,其集電極電位將由原來的高電平(5V)變為低電平,通過待機控制線的控制使電視機進入待機保護狀態.

3、電弧抑制電路:在電感線圈上并聯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,當線圈在導通狀態切斷時,由于其電磁能釋放所產生的高壓就被二極管所吸收,所以當開關斷開時,開關的電弧也就被消除了.這個應用電路在工業上用得比較多,如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它.

4、串聯型穩壓電路:在此電路中,串聯穩壓管BG的基極被穩壓二極管D鉗定在13V,那么其發射極就輸出恒定的12V電壓了.這個電路在很多場合下都有應用

TVS器件按極性可分為單極性和雙極性兩種；按用途可分為通用型和專用型；按封裝和內部結構可分為軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列、貼片式和大功率模塊等[1]。軸向引線的產品峰值功率可達400 W、500 W、600W、1500W和5 000W。其中大功率的產品主要用在電源饋線上，低功率產品主要用在高密度安裝場合。對于高密度安裝的場合，也可以選擇雙列直插和表面貼裝等封裝形式。

在選用TVS時，應考慮以下幾個主要因素：

(1)若TVS有可能承受來自兩個方向的尖峰脈沖電壓(浪涌電壓)沖擊時，應當選用雙極性的，否則可選用單極性。

(2)所選用TVS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的電壓，也就是在ESD沖擊狀態時通過TVS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)TVS在正常工作狀態下不要處于擊穿狀態，最好處于VR以下，應綜合考慮VR和VC兩方面的要求來選擇適當的TVS。

(4)如果知道比較準確的浪涌電流IPP，則可利用VCIpp來確定功率；如果無法確定IPP的大致范圍，則選用功率大些的TVS為好。PM是TVS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、持續時間和環境溫度有關。

(5)TVS所能承受的瞬態脈沖是不重復的，器件規定的脈沖重復頻率(持續時間與間歇時間之比)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TVS。

(6)對于小電流負載的保護，可有意識地在線路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當，一般不會影響線路的正常工作，但限流電阻對干擾所產生的電流卻會大大減小。但這樣可能選用峰值功率較小的TVS管來對小電流負載線路進行保護。

(7)電容量C是由TVS雪崩結截面決定的，這是在特定的1 MHz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，電容不大于3 pF)，而對電容要求不高的回路，電容的容量選擇可高于40 pF。

(8)為了滿足IEC61000-4-2國際標準，TVS二極管必須達到可以處理最小8 kV(接觸)和15 kV(空氣)的ESD沖擊，有的半導體生產廠商在自己的產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。