關(guān)于電源壓敏電阻及TVS管的選型方法

在開關(guān)電源應(yīng)用中，為確保開關(guān)電源的供電穩(wěn)定和電源本身的安全下。會(huì)設(shè)計(jì)一些外圍電路去保證開關(guān)電源在使用過程中不被損壞。這些外圍電路中包括浪涌沖擊保護(hù)電路，防靜電保護(hù)電路，傳導(dǎo)騷擾，脈沖群抗擾電路。本文將對(duì)浪涌沖擊保護(hù)電路中使用的壓敏電阻MOV和TVS瞬態(tài)抑制二極管的使用和選型方法展開論述。

如圖(1)所示是一個(gè)較為完整的EMC推薦電路：包括浪涌保護(hù)，傳導(dǎo)騷擾，脈沖群抗擾等電路。

圖(1)

如圖(2)所示是一個(gè)獨(dú)立的DC-DC電源防浪涌沖擊、防靜電保護(hù)電路。

圖(2)

一、壓敏電阻MOV的使用和選型

壓敏電阻應(yīng)該在其本身額定的參數(shù)條件之內(nèi)工作，否則有可能導(dǎo)致壓敏電阻發(fā)熱劣化、甚至擊穿的后果。壓敏電阻的失效模式主要為短路，如果短路時(shí)間太長，會(huì)發(fā)生爆炸、起火、損壞周邊的器件。壓敏電阻具有價(jià)格便宜，抗浪涌能力強(qiáng)，電壓范圍大的特點(diǎn)，使其擁有相當(dāng)廣泛的運(yùn)用。總結(jié)選型方法有以下幾點(diǎn)可供參考：

根據(jù)壓敏電壓(UN)的選取;

選取壓敏電阻器的時(shí)候，首先要考慮到電網(wǎng)或者電路工作電壓的波動(dòng)幅度，選取壓敏電阻的壓敏電壓時(shí)，要留有足夠的余量。還要考慮到連續(xù)施加在壓敏電阻兩端的電源電壓，選用壓敏電壓高一點(diǎn)的壓敏電阻，可以降低故障率，延長使用壽命，但也有一個(gè)缺點(diǎn)就是殘留的電壓會(huì)增大。

根據(jù)通流量(IP)的選取;

壓敏電阻的標(biāo)稱放電電流應(yīng)該大于要求承受的浪涌電流或者可能出現(xiàn)的最大浪涌電流。標(biāo)稱放電電流應(yīng)該按照壓敏電阻浪涌壽命次數(shù)定額曲線中沖擊10次以上的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，約為最大沖擊通流量的30%(即0.3IP)左右。

根據(jù)箝位電壓(VC)的選取;

壓敏電阻的箝位電壓必須小于被保護(hù)的部件或設(shè)備能承受的最大電壓(即安全電壓)。

在直流回路中要求UN≥(1.8~2)Vdc,交流回路中則要求UN≥(2~2.5)Vac，而在信號(hào)回路中則需滿足UN≥(1.2-1.5)Vmax。同時(shí)在選擇時(shí)注意避免殘留電壓過高損壞被保護(hù)電路即VC值選擇不能過高。為了解決壓敏電阻在動(dòng)作后存在過高的殘留電壓VC，在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候往往會(huì)在MOV之后并聯(lián)一個(gè)電容和一個(gè)TVS管來吸收和卸放殘留電壓確保電路中元器件不被損壞。

二、TVS瞬態(tài)抑制二極管的使用和選型

TVS瞬態(tài)電壓抑制器是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件，具有極快的響應(yīng)時(shí)間和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。當(dāng)TVS的兩端收到反向瞬態(tài)過壓脈沖時(shí)，能以極快的速度把兩端的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，以吸收瞬間大電流，并將電壓箝制在預(yù)定數(shù)值，從而有效保護(hù)電路中的元器件避免受到損壞。所以TVS瞬態(tài)抑制二極管被廣泛應(yīng)用與浪涌沖擊和防靜電沖擊電路中。下面就如何選型正確的TVS管給出解釋。

TVS瞬態(tài)抑制二極管按照極性劃分可分為單極性TVS和雙極性TVS管，如圖(3)所示為兩種不同TVS管的V-I特性曲線圖

圖(3)

TVS瞬態(tài)抑制二極管可以在多種電路場合下使用，起到保護(hù)電路元器件的作用，總結(jié)選型方法有以下幾點(diǎn)可供參考：

首先確定被保護(hù)電路的最大直流或者連續(xù)工作電壓、電路的額定標(biāo)準(zhǔn)電壓和“高端”容限;

TVS額定反向關(guān)斷VRWM應(yīng)大于或者等于被保護(hù)電路的最大工作電壓。若選用的VRWM太低，器件可能進(jìn)入雪崩或因反向漏電流太大影響電路的正常工作;

TVS的最大箝位電壓VC應(yīng)小于被保護(hù)電路的損壞電壓;

在規(guī)定的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護(hù)電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流;

對(duì)于數(shù)據(jù)接口電路的保護(hù)，還須注意選取合適的電容C的TVS器件;

根據(jù)用途選用TVS的極性及封裝結(jié)構(gòu)。交流電路選用雙極性TVS較為合適，多線保護(hù)選用TVS陣列更為有利。

開關(guān)電源使用中，浪涌保護(hù)電路和防靜電保護(hù)電路是必不可少的存在。在設(shè)計(jì)保護(hù)電路的時(shí)候往往會(huì)把壓敏電阻MOV和TVS瞬態(tài)抑制二極管一起使用，從而起到多重保護(hù)的作用。如圖(2)所示就是一種浪涌保護(hù)電路和防靜電保護(hù)電路。途中輸入和輸出端都使用到了TVS瞬態(tài)抑制二極管，輸出使用TVS是為了確保輸出端因靜電或者用電端產(chǎn)生的浪涌電壓導(dǎo)致開關(guān)電源輸出端的元器件的損壞。

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