什么是TVS二極管

TVS（TRANSIENTVOLTAGE SUPPRESSOR）二極管是一種抑制過(guò)電壓的保護(hù)元件，也叫ESD（靜電保護(hù)）二極管。TVS二極管一般反向并聯(lián)與被保護(hù)元件兩端，正常工作時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，不影響電路的正常工作；但當(dāng)電路中有瞬間的高電壓沖擊時(shí)，二極管能夠迅速反向擊穿導(dǎo)通（導(dǎo)通時(shí)間大多為P秒級(jí)），將被保護(hù)元件兩端的電壓鉗位在一個(gè)較低的水平，從而使被保護(hù)元件免于損壞。TVS二極管保護(hù)元件的原理如下圖所示：

TVS二極管應(yīng)用

下面從TVS二極管在485通訊中的應(yīng)用→TVS二極管的主要參數(shù)解析→TVS二極管的選型→TVS二極管PCB布局，來(lái)讓大家了解TVS二極管，達(dá)到會(huì)用、會(huì)選TVS二極管的目的。

TVS二極管主要參數(shù)

1.Vrwm：TVS二極管不工作的最大反向電壓。在電路中沒(méi)有沖擊電壓的時(shí)候，我們不希望TVS二極管導(dǎo)通。因此，在選型的時(shí)候，要保證電路正常工作時(shí)的最大電壓，不能超過(guò)TVS二極管的Vrwm。選型時(shí)一般保證Vrwm≥電路的最大工作電壓x（1.1-1.2倍系數(shù)），

首先確定要保護(hù)電路上的最大工作電壓：

485收發(fā)器的工模電壓范圍為-7V到+12V，在驅(qū)動(dòng)芯片5V供電的情況下，收發(fā)器的輸出供模電壓基本滿足上圖所示的范圍-6V~+6V，因此保護(hù)二極管的Vrwm≥6×（1.1~1.2）=6.6V~7.2V。

1.Vc：鉗位電壓。也就是當(dāng)電路中出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊電壓時(shí)，TVS二極管反向?qū)ê蟮姆€(wěn)壓值。其穩(wěn)壓原理和穩(wěn)壓管相同，兩者都是齊納二極管，所不同的是TVS二極管具有更快的導(dǎo)通速度，更高的功率，穩(wěn)壓管關(guān)注的是穩(wěn)壓值，其功率大多為1 W、2W，通過(guò)它的電流一般為mA級(jí)別的，而TVS二極管電流則大得多，為幾安培到幾百安培，功率也從幾百瓦到幾千瓦。鉗位電壓的選擇一定要小于被保護(hù)電路的最高承受電壓，不然將失去保護(hù)作用。

2.Ipp：最大反向浪涌電流。用于判斷 TVS二極管對(duì)外部脈沖能量的耐受程度，數(shù)值越大抗浪涌脈沖能力就越強(qiáng)。

Cj：結(jié)電容。對(duì)于結(jié)電容比較大的TVS二極管，一般用于電源端，結(jié)電容比較小的用于各種通訊接口中。二極管在正常工作期間不導(dǎo)通，此時(shí)pn結(jié)交界面形成耗盡層，耗盡層在電氣上起電容的作用，如下圖所示。

下圖為結(jié)電容對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，不選擇有合適結(jié)電容的TVS二極管，將大大影響傳輸信號(hào)的質(zhì)量，結(jié)電容越大，影響就越大，對(duì)于高頻信號(hào)，對(duì)結(jié)電容的容值還有定量的要求。

下面是一些接口對(duì)結(jié)電容容值的要求。

TVS二極管PCB布局

靜電一般來(lái)源于設(shè)備中暴露的導(dǎo)體附近，因此最好將TVS二極管放置在距離暴露導(dǎo)體較近的區(qū)域。PCB 走線具有一些 寄生電感，可能導(dǎo)致 TVS 二極管的鉗位電壓增加到其指定限值以上。TVS二極管的走線也應(yīng)相對(duì)于收發(fā)器的走線較短，以最大限度地降低阻抗并確保消散浪涌中的過(guò)多能量。這將最大限度地減少通向 TVS 二極管的路徑中的寄生電感。下面為本實(shí)例的一個(gè)PCB布局示意。