TVS二极管能并联使用吗?TVS二极管能串联使用吗?1200字理清TVS电路设计易错点

原创 硬件那点事儿 2024-12-04 08:03

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Part 01

前言

TVS二极管是一种用于保护电路免受瞬态电压,比如浪涌电压和静电放电损害的器件。我们一般在电源线路、控制线路、通信线路等易受电压尖峰影响的地方放置一个TVS二极管。当外界有浪涌电压(如雷击、感性负载开关引起的电压尖峰)时,TVS二极管能迅速导通,将瞬态过电压引导至地,从而保护电路中的敏感器件。
我们在进行TVS二极管选型时会关注一个重要参数:脉冲峰值功率Ppk,脉冲峰值功率是指在规定的脉冲条件下,TVS瞬间能承受的最大功率值,反映了TVS浪涌抑制能力。有些产品需要做的浪涌测试波形功率会比较大,这时候可能就需要用一个超大功率的TVS二极管,甚至可能需要压敏电阻才能处理这么大的功率,但是压敏电阻会有老化的问题,不如TVS可靠,出于价格,尺寸,以及选型的因素,有些硬件工程师就会想,能不能把两个TVS二极管并联在一起使用呢?或者能不能把两个TVS二极管串联在一起使用呢?这样两个TVS二极管各自分担一部分能量,就不用选一个超大功率的TVS二极管了。那么TVS二极管并联或者串联是否可行呢?

Part 02

TVS二极管并联可行吗?

在回答这个问题之前,我们需要介绍TVS二极管的一个关键指标:钳位电压Vcl,钳位电压Vcl是指TVS二极管在承受瞬态过电压时,将电路的浪涌电压限制在一个安全值的最大电压。
我们打开TVS二极管的规格书,就会发现TVS二极管的钳位电压Vcl不是一个固定的值,而是一个在一定范围内的变化的值,钳位电压和流经TVS二极管的击穿电流,温度,以及不同的生产批次都有关系,所以当我们把两个同一型号的TVS二极管并联在一起的时候,那这两个TVS二极管的钳位电压就大概率是不一样的。
比如我们选了SMBJ13A,然后用两个SMBJ13A并联,如果一个钳位电压是20V,另外一个钳位电压是21.5V,当浪涌电压产生时,浪涌电压是从0V开始上升,当浪涌电压上升到20V时,就会被钳位不再上升,那么另外一个钳位电压是21.5V的SMBJ13A就不会被触发,相当于浪涌脉冲的能量都被钳位电压为20V的SMBJ13A给吸收掉了,这样就无法实现两个TVS二极管各自吸收一部分浪涌脉冲能量的目的了
所以TVS二极管并联不可行

Part 03

TVS二极管串联可行吗?

既然TVS二极管并联不可行,那串联可行吗?

在回答这个问题之前,我们再了解一下TVS二极管的另一个参数:脉冲峰值电流Ipp,脉冲峰值电流Ipp是指TVS二极管在承受瞬态过电压时所能通过的最大脉冲电流,它是衡量TVS二极管承受浪涌能力的重要指标,如果我们打开TVS二极管的规格书,我们会发现TVS二极管的反向耐压越低,它能承受的脉冲峰值电流Ipp就越大
比如我们需要TVS二极管的反向耐压大于26V,TVS二极管的的钳位电压最大为43V,测试脉冲为10/1000us,如果用一个TVS二极管可以选SMBJ26A,如果我们用两个SMBJ13A串联就可以实现这一需求,由于两个SMBJ13A是串联的关系,所以流过二者的电流Ipp电流是相同的,并且两个SMBJ13A的钳位电压虽然不同,但是相差也不大,相比用一个SMBJ26A而言,SMBJ13A的Ipp电流更大了,并且钳位电压却更小了,从而两个SMBJ13A能够承受的总的脉冲峰值功率Ppk更大了,获得了1+1>2的效果
所以TVS二极管串联是可行的

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