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TVS二极管功率选型计算的保姆级教程

日期:2024-5-14 (来源:互联网)

TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管,也被称为瞬态电压抑制二极管,是一种用于保护敏感电路免受瞬态电压(如雷电、电源突波等)影响的半导体器件。正确选型TVS二极管对确保电路的稳定运行和延长设备寿命至关重要。本文将提供一份详尽的指南,帮助你掌握TVS二极管功率选型的所有要点。

1. 理解TVS二极管的工作原理

TVS二极管能够在极短的时间内吸收高能量的瞬态电压,保护后续CD4051BCM电路不受损害。它的工作原理基于P-N结的非线性电压-电流特性,在正常工作电压下,TVS二极管呈高阻态,几乎不影响电路;当遇到超过其设计阈值的高电压时,TVS二极管迅速转为低阻态,将过量电压导流到地线,从而保护敏感组件。

2. 识别需要保护的电路参数

在进行TVS二极管选型之前,首先需要明确以下几个关键参数:

- 工作电压(V_WK):电路正常工作时的电压。

- 最大工作电压(V_MAX):电路能承受的最高电压,不致于损坏。

- 峰值脉冲电流(I_PP):电路在瞬态冲击下能承受的最大电流。

- 瞬态电压持续时间:电路能够承受的瞬态电压的最大时间范围。

3. 选择TVS二极管的重要参数

在了解了电路的基本需求后,选择TVS二极管时需要考虑以下关键参数:

- 反向工作电压(V_RWM):应略高于电路的最大工作电压,以避免在正常工作时TVS二极管被激活。

- 击穿电压(V_BR):TVS二极管开始导通的电压,需要高于最大工作电压,但低于电路的损坏电压。

- 箝位电压(V_CL):在指定脉冲电流下,TVS二极管两端的电压。这是保护电路的实际电压,应低于电路的最大耐受电压。

- 峰值脉冲功率(P_PP):TVS二极管能够承受的最大瞬态功率,应高于实际计算出的需求。

4. 计算和选型步骤

步骤1:确定电路的最大工作电压(V_MAX)。

步骤2:选择一个反向工作电压(V_RWM)略高于V_MAX的TVS二极管。

步骤3:确保TVS二极管的击穿电压(V_BR)高于V_MAX,但低于电路的损坏电压。

步骤4:查看数据手册,找到在预期的峰值脉冲电流(I_PP)下,TVS二极管的箝位电压(V_CL),确保其低于电路的最大耐受电压。

步骤5:计算瞬态功率需求。基于瞬态电压持续时间和峰值脉冲电流,利用公式P_PP = I_PP × V_CL计算。

步骤6:选择一个峰值脉冲功率(P_PP)等于或高于计算出的瞬态功率需求的TVS二极管。

5. 实例分析

假设一个电路的最大工作电压为5V,需要保护的瞬态电压为24V,持续时间为20μs,峰值脉冲电流为50A。

1.确定V_MAX为5V。

2.选择V_RWM为6V的TVS二极管。

3.确保V_BR高于6V但低于电路损坏电压(例如10V)。

4.在数据手册中查找,假设在50A下,V_CL为9.8V。

5.计算P_PP = 50A × 9.8V = 490W。

6.选择峰值脉冲功率为500W的TVS二极管。

6. 结论

TVS二极管的正确选型对保护电子设备免受瞬态电压损害至关重要。通过遵循上述步骤,可以确保为您的电路选出最合适的TVS二极管。重要的是要细致考虑电路的具体需求,并参照TVS二极管的数据手册进行精确选型。此外,建议在设计阶段进行实际测试,以验证所选TVS二极管的保护效果。

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