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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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