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
  • 大模型的赋能是指利用大型机器学习模型(如深度学习模型)来增强或改进各种应用和服务。这种技术在许多领域都显示出了巨大的潜力,包括但不限于以下几个方面: 1. 企业服务:大模型可以用于构建智能客服系统、知识库问答系统等,提升企业的服务质量和运营效率。 2. 教育服务:在教育领域,大模型被应用于个性化学习、智能辅导、作业批改等,帮助教师减轻工作负担,提高教学质量。 3. 工业智能化:大模型有助于解决工业领域的复杂性和不确定性问题,尽管在认知能力方面尚未完全具备专家级的复杂决策能力。 4. 消费
    丙丁先生 2025-01-07 09:25 93浏览
  • 根据Global Info Research项目团队最新调研,预计2030年全球封闭式电机产值达到1425百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为3.4%。 封闭式电机是一种电动机,其外壳设计为密闭结构,通常用于要求较高的防护等级的应用场合。封闭式电机可以有效防止外部灰尘、水分和其他污染物进入内部,从而保护电机的内部组件,延长其使用寿命。 环洋市场咨询机构出版的调研分析报告【全球封闭式电机行业总体规模、主要厂商及IPO上市调研报告,2025-2031】研究全球封闭式电机总体规
    GIRtina 2025-01-06 11:10 112浏览
  • 彼得·德鲁克被誉为“现代管理学之父”,他的管理思想影响了无数企业和管理者。然而,关于他的书籍分类,一种流行的说法令人感到困惑:德鲁克一生写了39本书,其中15本是关于管理的,而其中“专门写工商企业或为企业管理者写的”只有两本——《为成果而管理》和《创新与企业家精神》。这样的表述广为流传,但深入探讨后却发现并不完全准确。让我们一起重新审视这一说法,解析其中的矛盾与根源,进而重新认识德鲁克的管理思想及其著作的真正价值。从《创新与企业家精神》看德鲁克的视角《创新与企业家精神》通常被认为是一本专为企业管
    优思学院 2025-01-06 12:03 135浏览
  • 这篇内容主要讨论三个基本问题,硅电容是什么,为什么要使用硅电容,如何正确使用硅电容?1.  硅电容是什么首先我们需要了解电容是什么?物理学上电容的概念指的是给定电位差下自由电荷的储藏量,记为C,单位是F,指的是容纳电荷的能力,C=εS/d=ε0εrS/4πkd(真空)=Q/U。百度百科上电容器的概念指的是两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质。通过观察电容本身的定义公式中可以看到,在各个变量中比较能够改变的就是εr,S和d,也就是介质的介电常数,金属板有效相对面积以及距离。当前
    知白 2025-01-06 12:04 191浏览
  • 在智能家居领域中,Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Thread与Z-Wave等无线通信协议是构建短距物联局域网的关键手段,它们常在实际应用中交叉运用,以满足智能家居生态系统多样化的功能需求。然而,这些协议之间并未遵循统一的互通标准,缺乏直接的互操作性,在进行组网时需要引入额外的网关作为“翻译桥梁”,极大地增加了系统的复杂性。 同时,Apple HomeKit、SamSung SmartThings、Amazon Alexa、Google Home等主流智能家居平台为了提升市占率与消费者
    华普微HOPERF 2025-01-06 17:23 172浏览
  • 根据环洋市场咨询(Global Info Research)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机锂电池产值达到2457百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为9.6%。 无人机锂电池是无人机动力系统中存储并释放能量的部分。无人机使用的动力电池,大多数是锂聚合物电池,相较其他电池,锂聚合物电池具有较高的能量密度,较长寿命,同时也具有良好的放电特性和安全性。 全球无人机锂电池核心厂商有宁德新能源科技、欣旺达、鹏辉能源、深圳格瑞普和EaglePicher等,前五大厂商占有全球
    GIRtina 2025-01-07 11:02 95浏览
  • 村田是目前全球量产硅电容的领先企业,其在2016年收购了法国IPDiA头部硅电容器公司,并于2023年6月宣布投资约100亿日元将硅电容产能提升两倍。以下内容主要来自村田官网信息整理,村田高密度硅电容器采用半导体MOS工艺开发,并使用3D结构来大幅增加电极表面,因此在给定的占位面积内增加了静电容量。村田的硅技术以嵌入非结晶基板的单片结构为基础(单层MIM和多层MIM—MIM是指金属 / 绝缘体/ 金属) 村田硅电容采用先进3D拓扑结构在100um内,使开发的有效静电容量面积相当于80个
    知白 2025-01-07 15:02 102浏览
  • 每日可见的315MHz和433MHz遥控模块,你能分清楚吗?众所周知,一套遥控设备主要由发射部分和接收部分组成,发射器可以将控制者的控制按键经过编码,调制到射频信号上面,然后经天线发射出无线信号。而接收器是将天线接收到的无线信号进行解码,从而得到与控制按键相对应的信号,然后再去控制相应的设备工作。当前,常见的遥控设备主要分为红外遥控与无线电遥控两大类,其主要区别为所采用的载波频率及其应用场景不一致。红外遥控设备所采用的射频信号频率一般为38kHz,通常应用在电视、投影仪等设备中;而无线电遥控设备
    华普微HOPERF 2025-01-06 15:29 138浏览
  • 本文介绍Linux系统更换开机logo方法教程,通用RK3566、RK3568、RK3588、RK3576等开发板,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。制作图片开机logo图片制作注意事项(1)图片必须为bmp格式;(2)图片大小不能大于4MB;(3)BMP位深最大是32,建议设置为8;(4)图片名称为logo.bmp和logo_kernel.bmp;开机
    Industio_触觉智能 2025-01-06 10:43 87浏览
  • PLC组态方式主要有三种,每种都有其独特的特点和适用场景。下面来简单说说: 1. 硬件组态   定义:硬件组态指的是选择适合的PLC型号、I/O模块、通信模块等硬件组件,并按照实际需求进行连接和配置。    灵活性:这种方式允许用户根据项目需求自由搭配硬件组件,具有较高的灵活性。    成本:可能需要额外的硬件购买成本,适用于对系统性能和扩展性有较高要求的场合。 2. 软件组态   定义:软件组态主要是通过PLC
    丙丁先生 2025-01-06 09:23 88浏览
  • 本文介绍编译Android13 ROOT权限固件的方法,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。关闭selinux修改此文件("+"号为修改内容)device/rockchip/common/BoardConfig.mkBOARD_BOOT_HEADER_VERSION ?= 2BOARD_MKBOOTIMG_ARGS :=BOARD_PREBUILT_DTB
    Industio_触觉智能 2025-01-08 00:06 45浏览
  • By Toradex 秦海1). 简介嵌入式平台设备基于Yocto Linux 在开发后期量产前期,为了安全以及提高启动速度等考虑,希望将 ARM 处理器平台的 Debug Console 输出关闭,本文就基于 NXP i.MX8MP ARM 处理器平台来演示相关流程。 本文所示例的平台来自于 Toradex Verdin i.MX8MP 嵌入式平台。  2. 准备a). Verdin i.MX8MP ARM核心版配合Dahlia载板并
    hai.qin_651820742 2025-01-07 14:52 62浏览
我要评论
0
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