TVS具有体积小、功率大、响应快、无噪声、价格低等诸多优点,它的应用十分广泛,如:家用电器;电子仪器;仪表;精密设备;计算机系统;通讯设备;RS232、485及CAN等通讯端口;ISDN的保护;I/O端口;IC电路保护;音、视频输入;交、直流电源;电机、继电器噪声的抑制等各个领域。它可以有效地对雷电、负载开关等人为操作错误引起的过电压冲击起保护作用,下面是几个TVS在电路应用中的典型例子。
TVS用于交流电路:见图6,这是一个双向TVS在交流电路中的应用,可以保护整流桥及负载中所有的元器件。图7所示为用单向TVS并联于整流管旁侧以保护整流管不被瞬时脉冲击穿。图8中TVS1是一只双向TVS管,它正负两个方向均可"吸收"瞬时大脉冲,把电路电压箝制到预定水平。这类双向TVS用于交流电路是极方便的。它可以保护变压器以后的所有电路元件。由于加上TVS1,电路保险丝容量要加大。TVS2也是一只双向 TVS管,它可以对桥式整流器及以后的电路元件实行过电压保护。它的Vb值及VC值应与变压器副边输出电压相适应。TVS3是一只单向TVS管,因为加在它上面的电压是已整 流后的流电直压,TVS3 只保护负载不受过电压冲击,电路中可以根据需要使用三个TVS 管中的一只或几只。
TVS和其它浪涌保护元件的比较
现在国内不少需要进行浪涌保护的设备上使用的是压敏电阻,TVS与压敏电阻这种金
属氧化物变阻器相比具有极其优越的性能。下面列表进行比较。
关键参数或极限值 TVS 电阻器
反应速度 10-12 秒 50*10E-9秒
是否会老化 否 是
最高使用温度 175 115
元件极性 单极性与双极性 单极性
反向漏电典型值 5uA 200 uA
箝位因子(VC/BV) ≯1.5 最大可达7-8
封装性质 密封不透气 透气
价格 贵 便宜
TVS的选用
选用TVS的步骤如下:
1.确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电,应计算出最大值,即用有效值*1.414。
2.TVS的反向变位电压即工作电压(VRWM)--选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定的操作电压。这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计,如果步骤1所规定的电压高于TVS的VRWM ,TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态,从而影响电路的工作。
3.最大峰值脉冲功率:确定电路的干扰脉冲情况,根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间,确定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率。
4.所选TVS的最大箝位电压(VC)应低于被保护电路所允许的最大承受电压。
5.单极性还是双极性-常常会出现这样的误解即双向TVS用来抑制反向浪涌脉冲,其实并非如此。双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。TVS有时也用于减少电容。如果电路只有正向电平信号,那麽单向TVS就足够了。TVS操作方式如下:正向浪涌时,TVS处于反向雪崩击穿状态;反向浪涌时,TVS类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量。在低电容电路里情况就不是这样了。应选用双向TVS以保护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。
6.如果知道比较准确的浪涌电流IPP,那么可以利用VC来确定其功率,如果无法确定功率的概范围,一般来说,选择功率大一些比较好。

快恢复二极管(FRD)、超快恢复二极管(SRD)
快恢复二极管FRD(Fast Recovery Diode)是近年来问世的新型半导体器件,具有开关特性好,反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管SRD(Superfast Recovery Diode),则是在快恢复二极管基础上发展而成的,其反向恢复时间trr值已接近于肖特基二极管的指标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器(PWM)、不间断电源(UPS)、交流电动机变频调速(VVVF)、高频加热等装置中,作高频、大电流的续流二极管或整流管,是极有发展前途的电力、电子半导体器件。
1.性能特点
(1)反向恢复时间
反向恢复时间tr的定义是:电流通过零点由正向转换到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。反向恢复电流的波形如图1所示。IF为正向电流,IRM为最大反向恢复电流。Irr为反向恢复电流,通常规定Irr=0.1IRM。当t≤t0时,正向电流I=IF。当t>t0时,由于整流器件上的正向电压突然变成反向电压,因此正向电流迅速降低,在t=t1时刻,I=0。然后整流器件上流过反向电流IR,并且IR逐渐增大;在t=t2时刻达到最大反向恢复电流IRM值。此后受正向电压的作用,反向电流逐渐减小,并在t=t3时刻达到规定值Irr。从t2到t3的反向恢复过程与电容器放电过程有相似之处。
(2)快恢复、超快恢复二极管的结构特点
快恢复二极管的内部结构与普通二极管不同,它是在P型、N型硅材料中间增加了基区I,构成P-I-N硅片。由于基区很薄,反向恢复电荷很小,不仅大大减小了trr值,还降低了瞬态正向压降,使管子能承受很高的反向工作电压。快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒,正向压降约为0.6V,正向电流是几安培至几千安培,反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复二极管的反向恢复电荷进一步减小,使其trr可低至几十纳秒。
20A以下的快恢复及超快恢复二极管大多采用TO-220封装形式。从内部结构看,可分成单管、对管(亦称双管)两种。对管内部包含两只快恢复二极管,根据两只二极管接法的不同,又有共阴对管、共阳对管之分。图2(a)是C 20-04型快恢复二极管(单管)的外形及内部结构。(b)图和(c)图分别是C92-02型(共阴对管)、MUR1680A型(共阳对管)超快恢复二极管的外形与构造。它们均采用TO-220塑料封装,主要技术指标见表1。
几十安的快恢复二极管一般采用TO-3P金属壳封装。更大容量(几百安~几千安)的管子则采用螺栓型或平板型封装形式。
2.检测方法
(1)测量反向恢复时间
测量电路如图3。由直流电流源供规定的IF,脉冲发生器经过隔直电容器C加脉冲信号,利用电子示波器观察到的trr值,即是从I=0的时刻到IR=Irr时刻所经历的时间。
设器件内部的反向恢电荷为Qrr,有关系式
trr≈2Qrr/IRM (5.3.1)
由式(5.3.1)可知,当IRM 为一定时,反向恢复电荷愈小,反向恢复时间就愈短。
(2)常规检测方法
在业余条件下,利用万用表能检测快恢复、超快恢复二极管的单向导电性,以及内部有无开路、短路故障,并能测出正向导通压降。若配以兆欧表,还能测量反向击穿电压。
实例:测量一只C90-02超快恢复二极管,其主要参数为:trr=35ns,Id=5A,IFSM=50A,VRM=700V。外型同图(a)。将500型万用表拨至R×1档,读出正向电阻为6.4Ω,n′=19.5格;反向电阻则为无穷大。进一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。证明管子是好的。
注意事项:
(1)有些单管,共三个引脚,中间的为空脚,一般在出厂时剪掉,但也有不剪的。
(2)若对管中有一只管子损坏,则可作为单管使用。
(3)测正向导通压降时,必须使用R×1档。若用R×1k档,因测试电流太小,远低于管子的正常工作电流,故测出的VF值将明显偏低。在上面例子中,如果选择R×1k档测量,正向电阻就等于2.2kΩ,此时n′=9格。由此计算出的VF值仅0.27V,远低于正常值(0.6V)。