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论双向TVS器件在直流电路中应用的优缺点

  由于TVS具有响应速度快、钳位电压精、反向漏流小、电压范围广等优点,被广泛应用于工控、通讯、安防、消费、汽车电子、光伏等电路中。在直流电路中,TVS不仅具有电路保护功能,还具有防反接的作用,如图所示:



图1中 当电路中输入端因雷击、干扰等原因产生瞬间高压时,TVS反向击穿导通,电流经TVS对地泄放,后级电路电压钳位在TVS击穿电压值,以保护后级电路不被损坏。


图2中 当外部供电电源错接反向时,TVS正向导通,忽略TVS较小的内阻,等同输出短路,引发前级输入电路中短路保护功能,断开输出。而此时加载到被保护电路两端的电压仅为TVS的正向压降,后级电路得到保护。


在实际应用中,因单向TVS器件在SMT或DIP时需要区分方向,特别是因器件封装体积或器件表面阴极线不清晰时,对生产带来了较大影响,严重影响生产效率,同时也有较大概率发生反向的问题。


加上相同规格的TVS产品应用中单向与双向并无成本差异,导致大多设计人员即使在直流电路中,也通常选用双向器件。 


但直流电路中使用双向TVS,必然存在以下问题,需要设计人员在生产效率与器件性能中作出取舍,如:


①直流电路中,双向TVS影响反应速度,拔高钳位电压。



通过图3 单向TVS 和图4 双向TVS可以看出,双向相对单向多了一个正向二极管,可以得出:


    钳位电压 VC双=VC单+VF

    反应时间 t双=t单+ton

    ton=正向二极管导通开启时间(只考虑电路干扰波频率低于二极管开关频率时)


②当外部供电电源错接反向时,无法对后级电路进行保护。