PCB防靜電設(shè)計不可缺少的器件TVS管

做為一個 LAYOUT工程師必須要了解的ESD常識。TVS管在實際設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。硅瞬變電壓吸收二極管具有極快的響應(yīng)時間(亞納秒級)和相當(dāng)高的浪涌吸收能力，及極多的電壓檔次。可用于保護(hù)設(shè)備或電路免受靜電、電感性負(fù)載切換時產(chǎn)生的瞬變電壓，以及感應(yīng)雷所產(chǎn)生的過電壓。

　　硅瞬變電壓吸收二極管(TVS管)

　　TVS管在使用中應(yīng)注意的事項：

　　1.當(dāng)沒有合適電壓的TVS管供采用時，允許用多個TVS管串聯(lián)使用。串聯(lián)管的最大電流決定于所采用管中電流吸收能力最小的一個。而峰值吸收功率等于這個電流與串聯(lián)管電壓之和的乘積。

　　2.對重復(fù)出現(xiàn)的瞬變電壓的抑制，尤其值得注意的是TVS管的穩(wěn)態(tài)平均功率是否在安全范圍之內(nèi)。 作為半導(dǎo)體器件的TVS管，要注意環(huán)境溫度升高時的降額使用問題。 特別要注意TVS管的引線長短，以及它與被保護(hù)線路的相對距離。

　　3.TVS管的結(jié)電容是影響它在高速線路中使用的關(guān)鍵因素，在這種情況下，一般用一個TVS管與一個快恢復(fù)二極管以背對背的方式連接，由于快恢復(fù)二極管有較小的結(jié)電容，因而二者串聯(lián)的等效電容也較小，可滿足高頻使用的要求。

　　4.固體放電管 固體放電管是一種較新的瞬變干擾吸收器件，具有響應(yīng)速度較快(10～20ns級)、吸收電流較大、動作電壓穩(wěn)定和使用壽命長等特點(diǎn)。固體放電管與氣體放電管同屬能量轉(zhuǎn)移型。 當(dāng)外界干擾低于觸發(fā)電壓時，管子呈截止?fàn)?。一旦干擾超出觸發(fā)電壓時，伏安特性發(fā)生轉(zhuǎn)折，進(jìn)入負(fù)阻區(qū)，此時電流極大，而導(dǎo)通電阻極小，使干擾能量得以轉(zhuǎn)移。隨著干擾減小，通過放電管電流的回落，當(dāng)放電管的通過電流低于維持電流時，放電管就迅速走出低阻區(qū)，而回到高阻態(tài)，完成一次放電過程。固體放電管的一個優(yōu)點(diǎn)是它的短路失效模式(器件失效時，兩電極間呈短路狀)，為不少應(yīng)用場合所必須，已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。固體放電管的設(shè)計培訓(xùn)電壓檔次較少，比較適合于作網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備，乃至部件一級的保護(hù)。

　　5.對小電流負(fù)載的保護(hù)，可有意識地在線路中增加限流電阻，只要限流電阻的阻值適當(dāng)，不會影響線路的正常工作，但限流電阻對干擾所產(chǎn)生的電流卻會大大減小。這就有可能選用峰值功率較小的TVS管來對小電流負(fù)載線路進(jìn)行保護(hù)。

　　6.對瞬變電壓的吸收功率(峰值)與瞬變電壓脈沖寬度間的關(guān)系。只是特定脈寬下的吸收功率(峰值)，而實際線路中的脈沖寬度則變化莫測，事前要有估計。對寬脈沖應(yīng)降額使用。

　　TVS管有單方向(單個二極管)和雙方向(兩個背對背連接的二極管)兩種，它們的主要參數(shù)是擊穿電壓、漏電流和電容。使用中TVS管的擊穿電壓要比被保護(hù)電路工作電壓高10%左右，以防止因線路工作電壓接近TVS擊穿電壓，使TVS漏電流影響電路正常工作;也避免因環(huán)境溫度變化導(dǎo)致TVS管擊穿電壓落入線路正常工作電壓的范圍。 TVS管有多種封裝形式，如軸向引線產(chǎn)品可用在電源饋線上;雙列直插的和表面貼裝的適合于在印刷板上作為邏輯電路、I/O總線及數(shù)據(jù)總線的保護(hù)。