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Part 01
前言
总结来说,TVS二极管功率选型一共分五大因素,分别是:
1.瞬态脉冲波形
2.最大钳位电压Vcl
3.脉冲峰值电流Ipp
4.环境温度
5.脉冲持续时间
如何基于这五大因素最终计算出TVS二极管的功率呢?
Part 02
瞬态脉冲波形
Part 03
最大箝位电压Vcl+脉冲峰值电流Ipp
功率P=U*I,要想计算功率,就需要得到最大箝位电压Vcl,脉冲峰值电流Ipp,有人说TVS二极管规格书里定义的有最大箝位电压Vcl和脉冲峰值电流Ipp,是不是直接拿这俩数据计算啊?
答案是否定的,原因TVS二极管规格书中的这两个参数是在特定的波形下测出来的,厂家也会在TVS二极管规格书说明他们的测试波形是什么样的,一般都是下图这种。所以最大箝位电压Vcl,脉冲峰值电流Ipp取决于你的测试波形,所以要想计算TVS二极管功率,一定要先搞清楚你的测试波形是什么。
Part 04
环境温度
TVS二极管能承受的峰值脉冲功率会随环境温度的升高而降低,比如一个1500W的TVS二极管,环境温度为25℃时,其峰值脉冲功率为1500W,但是当环境温度为100℃时,其峰值脉冲功率仅为1500W*26%=390W,所以环境温度的影响不可忽视。
Part 05
脉冲持续时间
TVS二极管能承受的峰值脉冲功率会随脉冲持续时间的增加而降低,比如一个1500W的TVS二极管,脉冲持续时间为1ms时,其峰值脉冲功率为1500W,但是当脉冲持续时间为5ms时,其峰值脉冲功率仅为700W,所以脉冲持续时间的影响不可忽视。(备注:此处TVS规格书中的脉冲时间时间指的是指数波,如果你的测试波形是方波或者正弦波则需要重新计算此时间,怎么计算呢?我之前的二极管IFSM的文章已经讲解过,有兴趣的可以翻看)
Part 06
计算实例
掌握了以上影响因素之后,接下来就举例计算一下:
前提条件:假定瞬态脉冲波形为指数波,峰值电压Umax 200V,波形输出的内阻Rs 20Ω,波形的脉冲持续时间td 5ms。TVS二极管击穿电压30V,动态电阻200mΩ,TVS二极管额定功率1500W,环境温度100℃。
脉冲峰值电流Ipp≈200V/20Ω=10A
最大箝位电压Vcl=30V+0.2Ω*10A=32V
脉冲功率=10A*32V=320W
TVS二极管功率-脉冲时间降额=700W
TVS二极管功率-环境温度降额=700W*26%=182W
所以当前TVS二极管功率选型有问题,需要选择更大功率的TVS二极管才行。
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