TVS二极管功率选型计算的保姆级教程,搞定它只需这1300字!

原创 硬件那点事儿 2024-05-11 11:22

关注微信公众号:硬件那点事儿

Part 01

前言

TVS二极管选型中需要考虑的一个重要参数就是TVS二极管的功率,TVS二极管功率选大了会导致我们的BOM成本高,同时TVS二极管的封装也更大,从而增加PCB布局难度,但是TVS二极管率选小了也不行,当其遭受瞬态脉冲时,TVS二极管最终可能击穿烧毁,那到底怎么选呢?

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极管的功率呢?


Part 02

瞬态波形

首先你要清楚你的产品需要做哪些测试?不同的产品都有对应的EMC测试标准,比如如果你是工业产品,那么你可能需要通过IEC 61000-4-5标准,如果你是汽车电子产品,那么你可能需要过ISO 7637-2:2011标准,标准中会定义你这个产品需要做哪些脉冲测试,对应的脉冲波形也会定义清楚。
我们需要从瞬态脉冲波形中获取波形的峰值电压Umax,波形输出的内阻Rs,波形的脉冲持续时间td这三个信息即可。


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。

那如何根据你用到的测试波形计算最大箝位电压Vcl,脉冲峰值电流Ipp呢?
VCL_max =VBR_max+Ipp×RDYN
VBR_maxTVS二极管的最大击穿电压,规格书中有定义
Ipp脉冲峰值电流=波形的峰值电压Umax/波形输出的内阻Rs来估算
RDYNTVS二极管的动态电阻,规格书中有定义。(备注:有些规格书中没有说明此RDYN参数,怎么办呢?在此不做赘述,后续再开文章讲解


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,脉冲持续时为1ms时,其峰值脉冲功率为1500W,但是当脉冲持续时5ms,其峰值脉冲功率仅为700W,所以脉冲持续时的影响不可忽视。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

TVS二极管降额后功率182W<320W

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


一个分享原创电路知识的硬件工程师


硬件那点事儿 专注于硬件电路相关设计技术分享与交流,器件选型,电源/采样/驱动等电路设计,EMC测试等
评论 (0)
  • 你知道精益管理中的“看板”真正的意思吗?在很多人眼中,它不过是车间墙上的一块卡片、一张单子,甚至只是个用来控制物料的工具。但如果你读过大野耐一的《丰田生产方式》,你就会发现,看板的意义远不止于此。它其实是丰田精益思想的核心之一,是让工厂动起来的“神经系统”。这篇文章,我们就带你一起从这本书出发,重新认识“看板”的深层含义。一、使“看板”和台车结合使用  所谓“看板”就是指纸卡片。“看板”的重要作用之一,就是连接生产现场上道工序和下道工序的信息工具。  “看板”是“准时化”生产的重要手段,它总是要
    优思学院 2025-04-14 15:02 114浏览
  • 一、芯片的发展历程总结:1、晶体管的诞生(1)电子管时代 20世纪40年代,电子管体积庞大、功耗高、可靠性差,无法满足计算机小型化需求。(2)晶体管时代 1947年,贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿发明点接触晶体管,实现电子信号放大与开关功能,标志着固态电子时代的开端。 1956年,肖克利发明晶体管。(3)硅基晶体管时代 早期晶体管采用锗材料,但硅更耐高温、成本低,成为主流材料。2、集成电路的诞生与发展 1958年,德州仪器工程师基尔比用锗材料制成世界上第一块含多个晶体管的集成电路,同年仙童半导
    碧海长空 2025-04-15 09:30 87浏览
  • 三、芯片的制造1、制造核心流程 (1)晶圆制备:以高纯度硅为基底,通过拉晶、切片、抛光制成晶圆。 (2)光刻:光刻、离子注入、薄膜沉积、化学机械抛光。 (3)刻蚀与沉积:使用干法刻蚀(等离子体)精准切割图形,避免侧壁损伤。 (4)掺杂:注入离子形成PN结特性,实现晶体管开关功能。2、材料与工艺创新 (1)新材料应用: 高迁移率材料(FinFET中的应变硅、GaN在射频芯片中的应用); 新型封装技术(3D IC、TSV硅通孔)提升集成度。 (2)工艺创新: 制程从7nm到3nm,设计架构由F
    碧海长空 2025-04-15 11:33 111浏览
  • 一、智能语音播报技术演进与市场需求随着人工智能技术的快速发展,TTS(Text-to-Speech)技术在商业场景中的应用呈现爆发式增长。在零售领域,智能收款机的语音播报功能已成为提升服务效率和用户体验的关键模块。WT3000T8作为新一代高性能语音合成芯片,凭借其优异的处理能力和灵活的功能配置,正在为收款机智能化升级提供核心技术支持。二、WT3000T8芯片技术特性解析硬件架构优势采用32位高性能处理器(主频240MHz),支持实时语音合成与多任务处理QFN32封装(4x4mm)实现小型化设计
    广州唯创电子 2025-04-15 08:53 87浏览
  •   无人装备作战协同仿真系统软件:科技的关键支撑   无人装备作战协同仿真系统软件,作为一款综合性仿真平台,主要用于模拟无人机、无人车、无人艇等无人装备在复杂作战环境中的协同作战能力、任务规划、指挥控制以及性能评估。该系统通过搭建虚拟战场环境,支持多种无人装备协同作战仿真,为作战指挥、装备研发、战术训练和作战效能评估,提供科学依据。   应用案例   系统软件供应可以来这里,这个首肌开始是幺伍扒,中间是幺幺叁叁,最后一个是泗柒泗泗,按照数字顺序组合就可以找到。   核心功能   虚拟战
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-14 17:24 78浏览
  • 展会名称:2025成都国际工业博览会(简称:成都工博会)展会日期:4月23 -25日展会地址:西部国际博览城展位号:15H-E010科士威传动将展示智能制造较新技术及全套解决方案。 2025年4月23-25日,中国西部国际博览城将迎来一场工业领域的年度盛会——2025成都国际工业博览会。这场以“创链新工业,共碳新未来”为主题的展会上,来自全球的600+ 家参展企业将齐聚一堂,共同展示智能制造产业链中的关键产品及解决方案,助力制造业向数字化、网络化、智能化转型。科士威传动将受邀参展。&n
    科士威传动 2025-04-14 17:55 69浏览
  •   高空 SAR 目标智能成像系统软件:多领域应用的前沿利器   高空 SAR(合成孔径雷达)目标智能成像系统软件,专门针对卫星、无人机等高空平台搭载的 SAR传感器数据,融合人工智能与图像处理技术,打造出的高效目标检测、识别及成像系统。此软件借助智能算法,显著提升 SAR图像分辨率、目标特征提取能力以及实时处理效率,为军事侦察、灾害监测、资源勘探等领域,提供关键技术支撑。   应用案例系统软件供应可以来这里,这个首肌开始是幺伍扒,中间是幺幺叁叁,最后一个是泗柒泗泗,按照数字顺序组合
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-14 16:09 140浏览
  • 时源芯微 专业EMC解决方案提供商  为EMC创造可能(适用于高频时钟电路,提升EMC性能与信号稳定性)一、设计目标抑制电源噪声:阻断高频干扰(如DC-DC开关噪声)传入晶振电源。降低时钟抖动:确保晶振输出信号纯净,减少相位噪声。通过EMC测试:减少晶振谐波辐射(如30MHz~1GHz频段)。二、滤波电路架构典型拓扑:电源输入 → 磁珠(FB) → 大电容(C1) + 高频电容(C2) → 晶振VDD1. 磁珠(Ferrite Bead)选型阻抗特性:在目标频段(如100MHz~1GH
    时源芯微 2025-04-14 14:53 88浏览
  • 二、芯片的设计1、芯片设计的基本流程 (1)需求定义: 明确芯片功能(如处理器、存储、通信)、性能指标(速度、功耗、面积)及目标应用场景(消费电子、汽车、工业)。 (2)架构设计: 确定芯片整体框架,包括核心模块(如CPU、GPU、存储单元)的协同方式和数据流路径。 (3)逻辑设计: 通过硬件描述语言(如Verilog、VHDL)将架构转化为电路逻辑,生成RTL(寄存器传输级)代码。 (4)物理设计: 将逻辑代码映射到物理布局,涉及布局布线、时序优化、功耗分析等,需借助EDA工具(如Ca
    碧海长空 2025-04-15 11:30 89浏览
  • 在当今汽车电子化和智能化快速发展的时代,车规级电子元器件的质量直接关系到汽车安全性能。三星作为全球领先的电子元器件制造商,其车规电容备受青睐。然而,选择一个靠谱的三星车规电容代理商至关重要。本文以行业领军企业北京贞光科技有限公司为例,深入剖析如何选择优质代理商。选择靠谱代理商的关键标准1. 授权资质与行业地位选择三星车规电容代理商首先要验证其授权资质及行业地位。北京贞光科技作为中国电子元器件行业的领军者,长期走在行业前沿,拥有完备的授权资质。公司专注于市场分销和整体布局,在电子元器件领域建立了卓
    贞光科技 2025-04-14 16:18 131浏览
  • 四、芯片封测技术及应用场景1、封装技术的发展历程 (1)DIP封装:早期分立元件封装,体积大、引脚少; (2)QFP封装:引脚密度提升,适用于早期集成电路。 (3)BGA封装:高密度互连,散热与信号传输优化; (4)3D封装:通过TSV(硅通孔)实现垂直堆叠,提升集成度(如HBM内存堆叠); (5)Chiplet封装:异质集成,将不同工艺节点的模块组合(如AMD的Zen3+架构)。 (6)SiP封装:集成多种功能芯片(如iPhone的A系列SoC整合CPU、GPU、射频模块)。2、芯片测试 (1
    碧海长空 2025-04-15 11:45 121浏览
  • 一、智能门锁市场痛点与技术革新随着智能家居的快速发展,电子门锁正从“密码解锁”向“无感交互”进化。然而,传统人体感应技术普遍面临三大挑战:功耗高导致续航短、静态人体检测能力弱、环境适应性差。WTL580微波雷达解决方案,以5.8GHz高精度雷达感知技术为核心,突破行业瓶颈,为智能门锁带来“精准感知-高效触发-超低功耗”的全新交互范式。二、WTL580方案核心技术优势1. 5.8GHz毫米波雷达:精准感知的革命全状态人体检测:支持运动、微动(如呼吸)、静态(坐卧)多模态感知,检测灵敏度达0.1m/
    广州唯创电子 2025-04-15 09:20 63浏览
我要评论
0
8
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦