TVS钳位二极管钳位保护原理

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在我们日常生活中，电子设备的使用越来越广泛，而电路的保护也变得尤为重要。TVS钳位二极管作为一种常见的保护元件，可以有效地保护电路免受过电压的损害。在本次分享中，我将向大家介绍TVS钳位二极管的原理及其在电路保护中的应用。让我们一起来了解这个令人着迷的保护电路！
一、什么是钳位二极管
钳位二极管其实就是TVS 管，也就是瞬态抑制二极管的简称（Transient Voltage Suppressor）。它是在稳压二极管的基础上发展而来的，是一种二极管形式的新型高效能保护器件，也就是限压型的过压保护器件。TVS通常采用二极管式的轴向引线封装结构，也有贴片的，TVS的核心单元是芯片，芯片有单极型和双极型两种结构，单极型TVS有一个PN结，双极型TVS有两个PN结。单极性只对一个方向的浪涌电压冲击起保护作用，双极性。

瞬态二极管对相反的极性浪涌电压冲击都起保护作用，相当于两只稳压管反向串联。这种管突出的特点就是具有击穿电压低、响应时间为几十ps数量级、漏电流小、瞬态功率大、无噪声等特点，因此在信号系统内得到广泛的应用及认可。下面来先了解一下两个二极管反向串联时候是怎工作的，如下图D1和D2两个二极管反向串联在一起，这属于钳位保护电路，也有利用这种钳位来取过零信号，在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下；工作时候一次只能有一个二极管导通，而另一个处于截止状态，那么它的正反向压降就会被钳制在二极管正向导通压降0.5-0.7（假如导通压降是此）以下，从而起到保护电路的目的。

二、钳位二极管保护原理
如下图是TVS管的电压---电流特性。在浪涌电压的作用下，TVS管两极之间电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR 时被击穿，出现了击穿电流,，于是流过 TVS 管的电流将达到峰值脉冲电流 IPP ,其两端的电压也被钳位于预定的最大钳位电压VC以下。其后随着脉冲电流按指数衰减，TVS 管两极的电压也不断下降，最后恢复到初态 ，这就是 TVS 管抑制浪涌电流脉冲功率，保护电子器件的原理。

三、钳位二极管保护线路
保护电路在很多方面都有应用，例如在电机通断电路应用、电源过压冲击应用、通讯电路防静电保护、各种负载冲击电路等。如下图是其中的四种。1、线路冲击保护电路这是应用比较多的，一般是在直流的场合，只需要加单向的就可以了，有些还加双向的。三、钳位二极管保护线路保护电路在很多方面都有应用，例如在电机通断电路应用、电源过压冲击应用、通讯电路防静电保护、各种负载冲击电路等。如下图是其中的四种。1、线路冲击保护电路这是应用比较多的，一般是在直流的场合，只需要加单向的就可以了，有些还加双向的。

2、因负载通断引起冲击的保护电路由于很多负载都不是纯阻性的，在关断过程当中都会有一个反向电动势等尖峰电压，很容易损坏负载以及电路元器件。

3、继电器、接触器等保护电路应用在继电器有时候也可以反向并联一个快恢复二极管。

4、电源过压冲击应用

四、钳位二极管选用
在使用TVS二极管时需要选择合适的管子，要不然达不到既经济又能保护电路的效果，在实际当中一般都要注意以下三点：1、单向还是双向由于双向TVS可以在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平。如果电路有可能承受来自两个方向的浪涌电压冲击时， 应当选用双向TVS。值得注意的是：双向TVS一般适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。2、最大峰值脉冲功耗TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于电路中出现的最大瞬态浪涌功率。由于在实际应用过程中，浪涌有可能重复地出现，因此在规定的间隔时间内，重复施加脉冲能量的累积不至于超过TVS器件的脉冲能量额定值。3、最大反向工作电压最大反向工作电压的选取也是一个比较重要参数，一般原则是以交流电压的1.4倍来选取TVS管的最大反向工作电压。直流电压则按1.1～1.2倍来选取TVS管的最高反向工作电压。

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