瞬態(tài)電壓抑制二極管的應用原則

在選用瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)時，必須考慮電路的具體條件，一般應遵循以下原則：
      1) 箝位電壓Vc(MAX)不大于電路的最大允許安全電壓。
      2) 最大反向工作電壓(變位電壓)VRWM不低于電路的最大工作電壓，一般可以選VRWM等于或略高于電路最大工作電壓。
      3) 額定的最大脈沖功率，必須大于電路中出現(xiàn)的最大瞬態(tài)浪涌功率。
      下面是TVS在電路應用中的典型例子:
TVS用于交流電路
 

      圖2-1是一個雙向TVS在交流電路中的應用，可以有效地抑制電網(wǎng)帶來的過載脈沖，從而起到保護整流橋及負載中所有元器件的作用。
      TVS的箝位電壓不大于電路的最大允許電壓。
      圖2-2所示是用單向TVS并聯(lián)于整流管旁側，以保護整流管不被瞬時脈沖擊穿。
      選用TVS必須是和整流管相匹配。
      圖2-3所示電路中，單向TVS1和TVS2反接并聯(lián)于電源變壓器輸出端或選用一個雙向TVS，用以保護整流電路及負載中的元器件。
      TVS3保護整流以后的線路元件。
      如電源變壓器輸出端電壓為36伏時一般TVS1和TVS2的工作電壓VR應根據(jù)36×√2 來選擇，其它參數(shù)依據(jù)電路中的具體條件而下。
TVS用于直流電路

      圖2-4所示TVS并聯(lián)于輸出端，可有效地保護控制系統(tǒng)。
      TVS的反向工作電壓應等于或略高于直流供電電壓，其它參數(shù)根據(jù)電路的具體條件而定。
      圖2-5所示為兩個單向TVS連接在電源線路中，用以防止直流電源反接或電源通、斷時產(chǎn)生的瞬時脈沖使集成電路損壞。
      當電路連接有感性負載，如電機、斷電器線圈、螺線管時，會產(chǎn)生很高的瞬時脈沖電壓。
      圖2-6中的TVS可以保護晶體管及邏輯電路，從而省去了較復雜的電阻/電容保護網(wǎng)絡。
      圖2-7電路中TVS起保護和電壓限制的作用。
直流電中選用舉例
      整機直流工作電壓12V，最大允許安全電壓25V（峰值），浪涌源的阻抗50MΩ，其干擾波形為方波，TP=1MS ，最大峰值電流50A。
      選擇：
      1) 先從工作電壓12V選取最大反向工作電壓VRWM為13V，則擊穿電壓V(BR) =VRWM /0.85=15.3V；
      2) 從擊穿電壓值選取最大箝位電壓Vc(MAX)=1.30×V(BR)=19.89V，取Vc=20V；
      3) 再從箝位電壓VC和最在峰值電流IP計算出方波脈沖功率：PPR=VC×IP=20×50=1000W；
      4) 計算折合為TP=1MS指數(shù)波的峰值功率，折合系數(shù)K1=1.4；
      PPR=1000W÷1.4=715W。
      從手冊中可查到1N6147A其中PPR=1500W，變位電壓VRWM=12.2V，擊穿電壓V(BR)=15.2V，最大箝位電壓Vc=22.3V，最大浪涌電流IP=67.3A。可滿足上述設計要求，而且留有一倍的余量，不論方波還是指數(shù)波都適用。
交流電路應用舉例      
      直流線路采用單向瞬變電壓抑制二極管，交流則必須采用雙向瞬變電壓抑制二極管。
      交流是電網(wǎng)電壓，這里產(chǎn)生的瞬變電壓是隨機的，有時還遇到雷擊（雷電感應產(chǎn)生的瞬變電壓）所以很難定量估算出瞬時脈沖功率PPR。但是對最大反向工作電壓必須有正確的選取。
      一般原則是交流電壓乘1.4倍來選取TVS管的最大反向工作電壓。
      直流電壓則按1.1—1.2倍來選取TVS管的最大反向工作電壓VRWM。

      圖2-8給出了一個微機電源采用TVS作線路保護的原理圖，由圖可見：  
      1) 在進線的220V~處加TVS管抑制220V~交流電網(wǎng)中尖峰干擾。  
      2) 在變壓器進線加上干擾濾波器，濾除小尖峰干擾。  
      3) 在變壓輸出端V~=20V處又加上TVS管，再一次抑制干擾。  
      4) 到了直流10V輸出時還加上TVS管抑制干擾。
      其中：雙向TVS管D1的VRWM=220V~×1.4=308V左右；雙向TVS管D2的VRWM=20V~×1.4=28V左右；單向TVS管D3的VRWM=10V~×1.2=12V左右。      
      經(jīng)過如上四次抑制，變成所謂的“凈化電源”，還可以加上其它措施，更有效地抑制干擾，防止干擾進入計算機的CPU及存貯器中，從而提高微機系統(tǒng)的應用可靠性。       
      從失效統(tǒng)計概率可知：微機系統(tǒng)產(chǎn)生100次故障，其中90次來自電源，10次是微機本身，可見電源的可靠性最重要，要提高整機可靠性，首先應提高電源的可靠性。