- TVS简介
TVS是一种瞬态电压抑制器，也被称为雪崩击穿二极管。由半导体工艺制成的单个PN结或多个PN结集成器件。TVS可分为单向和双向。单向TVS一般用于DC电源电路，双向TVS用于电压交变电路。如下图所示，当应用于DC电路时，单向TVS反向并联于电路中。当电路正常工作室时，TVS处于截止状态（高阻态），不影响电路的正常运行。当电路出现异常过电压并达到TVS（雪崩）击穿电压时，TVS迅速从高阻态突变为低阻态。由异常过压引起的瞬时过电流排放到地面，异常过电压抑制在较低水平，以保护后电路免受异常过压的损坏。当异常过压消失时，TVS电阻恢复到高电阻。
图1：TVS工作原理
- TVS关键参数
A) Vrwm截止电压。
TVS的最高工作电压，可持续施加的最高工作峰值电压或直流峰值电压，不会对TVS造成损坏。对于交流电压，TVS认为在Vrwm下不工作，即不导通。换句话说，电路的最高工作电压必须小于Vrwm，否则会导致电路异常。
B) IR漏电流。
泄漏电流，也被称为待机电流。在规定的温度和最高工作电压条件下，通过TVS的最大电流。TVS的泄漏电流一般在截止电压下测量，IR应在规定值范围内。TVS两端的电压值为VRwm，从电流表中读取的电流值为TVS的泄漏电流IR。对于功率和电压相同的TVS，双向TVS泄漏电流是单向TVS泄漏电流的两倍。对于一些模拟端口，泄漏电流会影响AD的使用值，所以TVS的泄漏电流越小越好。
C) VBR击穿电压。
击穿电压是指在V-I特性曲线上，在规定的脉冲直流或接近雪崩的电流条件下测量TVS两端的电压。测试电流一般为10ma左右，施加电流时间不得超过400ms，以免损坏设备，与TVS击穿电压有偏差。一般来说，TVS为±%5。
D) 峰值脉冲电流，钳位电压。
峰值脉冲电流，给定脉冲电流波形的峰值。TVS一般选择10/1000us电流波形。当钳位电压施加规定波形的峰值脉冲电流时，TVS两端测得的峰值电压。这两个参数是相互关联的，以及测量TVS在电路保护中抵抗浪涌电流和限制电压的参数。对于TVS在防雷保护电路中的钳位特性，可以参考这个参数。同型号TVS越小，TVS的钳位特性越好。TVS的抗脉冲电流冲击能力可以参考。同型号TVS越大，抗脉冲电流冲击能力越强。
E) 结电容是，漏电流。
结电容器是TVS中的寄生电容器，需要注意高速IO端口的保护。过大的结电容器可能会影响信号的质量。漏电流主要会导致功率损失，或者在模拟信号中影响AD信号的取样值。
图2：10/1000μs的测试波形
图3：TVS的关键参数
- TVS选型过程
了解TVS的基本参数，进入TVS的TVS选择过程。在选择TVS之前，我们应该首先了解选择的最终目标：
- 适当的电压可以保护后级电路；
- TVS的结电容不能影响电路；
- TVS功率余量充足，符合测试标准，且不能先挂保险丝。
选型过程可按以下步骤进行：
- 选择TVS最高工作压VRWM；
- 选择TVS钳位电压VC
- 选择TVS功率；
- 评估漏电流IR的影响；
- 评估结电容的影响
1.选择TVS最高工作电压Vrwm。
在电路正常工作的情况下，TVS不应工作，即处于截止状态。因此，TVS的截止电压应大于受保护电路的最高工作电压，以确保TVS在电路正常工作下不会影响电路的工作。然而，TVS的工作电压也决定了TVS的钳位电压。当截止电压大于电路的正常工作电压时，TVS的工作 电压不能选择太高。如果太高，钳位电压也会更高。因此，在选择VRWM时，应综合考虑受保护电路的工作电压和后电路的承载能力。VRWM值可参考以下公式：
Vrwm=1.1~1.2*VCC；VCC是电路的最高工作电压。
2.选择TVS钳位电压VC。
TVS钳位电压应小于后保护电路最大的瞬态安全电压，VC与TVS雪崩击穿电压和IPP成正比。对于功率等级相同的TVS，击穿电压越高，VC越高，TVS的最大钳位电压VC不应大于保护电路能承受的最大电压，否则TVS钳在VC时会损坏电路，VC可参考以下公式。
VCVMax；-VMax是电路能承受的最高电压。
3.选择TVS功率(或IPP)
TVS产品的额定瞬态功率应大于电路中可能的最大瞬态浪涌功率。理论上，TVS的功率越大，能承受的冲击能量和频率就越好，但功率越高，TVS的包装就越大，价格就越高。因此，TVS的功率可以满足要求。对于不同功率等级的TVS，相同电压规格的TVS具有相同的VC值，但IPP不同。因此，PPPM与IPPM成正比，IPPM越大，PPPM就越大。
对于某个电路，有相应的测试要求。如果实际电路中的最大测试电流是Iactual，Iactual可以估计为:Iactual=Uactual/Ri；-Uactual是测试电压，Ri是测试内阻。
TVS要通过测试，所以TVS的最小功率Pactual在实际电路中需要：
Pactual=VC*Iactual*di/dt；-di/dt是波形转换系数。
例如，如果实际测试波形为8/20μs波形，建议di/dt取1/(3~5)，这与TVS材质有关。在实际选型中，TVS应留有一定的余量，TVS的功率PPMP选择应遵循PPM>Pactual。
4.根据所选TVS的结电容和漏电流评估影响。
如果TVS用于高速IO端口保护、模拟信号采样和低功耗设备，则需要考虑结电容和漏电流的影响。参数越小越好。
