【技术浅谈】TVS的选型计算你做对了吗？

时间： 2024-08-13 来源：LITTELFUSE公众号

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说起LITTELFUSE TVS二极管，可谓历史悠久，是Littelfuse最具特色与核心价值产品之一，目前出货量排名全球首位。Littelfuse TVS二极管家族十分庞大，覆盖小功率到大功率的产品，用于保护半导体器件免受高电压瞬变损害，广泛应用于通讯设备、汽车电子、航空设备等市场，其性能在业内出类拔萃，可圈可点。

以下是Littelfuse应用工程师在长期与客户合作中积累的一些TVS选型问题，通过潜心梳理汇总的相关经验，呈现如下，以飨读者，快来看看吧！

首先，在TVS选型前需要先确定一些条件。这一步其实很重要，因为这些条件如果无法确定或者不够准确，那么TVS选型的结果是会大打折扣的。正所谓，工欲善其事，必先利其器！

让我们以下面这个案子为例，看看在初始设计阶段，如何通过计算来选择一款合适的TVS。

1. 输入电压：Vin=24VDC

2. 浪涌的内阻：Rs=10Ω

3. TVS后级芯片的最大耐压：Vmax=60VDC

4. 最高环境温度：Tamb=105℃

5. 浪涌电压的最大值：Vp=200VDC

6. 浪涌电压的持续时间：td=8ms

以上就是目前我们所有的已知信息，下面就让我们开始TVS的选型吧！

TVS的选型

1. Vin=24VDC考虑±10%的电压波动，Vin(max)=24×1.1=26.4V，所以TVS的VRWM>26.4V；

2. 因为后级被保护芯片的Vmax=60VDC，同样考虑10%的余量Vmax=60×0.9=54VDC，所以TVS的Vcl<54V；

3. 按照第2点的结果，可以通过下面的公式计算得到Ipp，Ipp=(Vp-Vcl)/Rs=(200-54)/10=14.6A，所以TVS的Ipp>14.6A；

4. 最后，再计算一下Ppp，Ppp=VclxIpp=54×14.6=788.4W，所以TVS的Ppp>788.4W。

其实，如果只是比较粗略的计算，那么到这里，你已经可以根据VRWM，Vcl，Ipp，Ppp这几个参数去选择一款合适的TVS了。比如SMCJ28A系列：

看上去一切都很符合，不是吗？

那么接下来，让我们更精益求精一些，对Ppp我们需要做两方面的校正。

1. 首先，需要做温度的校正。TVS规格书中Ppp参数的条件是@25℃，而我们计算得到的Ppp=788.4W@105℃。所以，我们需要把这个值校正到25℃。参考下图，105℃时的derating=70%，那么Ppp=788.4/0.7=1126W@25℃。

2. 接下来，我们来做波形的校正。TVS中的Ppp参数是用10/1000μs的波形来测试的，tr=10μs，td=1000μs(浪涌电流最大值下降到50%时的时间)，这显然和我们td=8ms的浪涌波形有比较大的区别，所以我们同样需要进行校正。

这里如果需要精确的计算，需要知道浪涌波形详细的形状，并且推导出电流随时间变化的函数，然后再通过积分算出td。这整个过程会非常非常的复杂，并且有可能你都无法算出最终的结果。所以，这里我推荐一个比较简便的方法。下图绿色波形是10/1000μs的浪涌电流波形，我们把它等效成红色的直角三角形。那么我们可以很容易得到Ipp下降到最大值的50%时，td就是整个波形宽度的1/2。

所以，我们把这个方法套用到最开始已知的浪涌波形中，可以得到td=1/2x8=4ms。

综上所述，我们通过校正后可以得到实际浪涌波形的Ppp=1126W@25C@td=4ms。

让我们再回去看之前选的那颗SMCJ28A的规格书，你可以找到如下的Ppp vs td的曲线图，Ppp=800W@td=4ms。这里我们可以发现，经过校正之后SMCJ28A的Ppp无法满足选型的要求，太小了！

那我们该怎么办呢？很简单，选更大Ppp的TVS呗！下面是SMDJ28A的Ppp vs td曲线图，Ppp=1500W@td=4ms，可以满足选型要求。

最终，我们的TVS选型结果如下：

以上总结肯定还有遗漏或者考虑不全面的地方，会继续在更多的合作中探索与学习，不断改进和提升。

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型号- SZ5KASMC18CAT3G,SZ5KASMC,SZ5KASMC28AT3G,SZ5KASMC18AT3G,SZ5KASMC13CAT3G,SZ5KASMC17CAT3G,SZ5KASMC10AT3G,SZ5KASMC45AT3G,SZ5KASMC36CAT3G,SZ5KASMC36AT3G,SZ5KASMC17AT3G,SZ5KASMC SERIES,SZ5KASMC33AT3G,SZ5KASMC20AT3G,SZ5KASMC8.5AT3G,SZ5KASMC16AT3G,SZ5KASMC26CAT3G,SZ5KASMC12CAT3G,SZ5KASMC20CAT3G,SZ5KASMC7.0AT3G,SZ5KASMC15CAT3G,SZ5KASMC5.0AT3G,SZ5KASMC14AT3G,SZ5KASMCXXCAT3G,SZ5KASMC15AT3G,SZ5KASMC7.5AT3G,SZ5KASMC24CAT3G,SZ5KASMC22AT3G,SZ5KASMC8.0AT3G,SZ5KASMC10CAT3G,SZ5KASMC24AT3G,SZ5KASMC48AT3G,SZ5KASMC16CAT3G,SZ5KASMC6.5AT3G,SZ5KASMC40AT3G,SZ5KASMC28CAT3G,SZ5KASMCXXAT3G,SZ5KASMC12AT3G,SZ5KASMC22CAT3G,SZ5KASMC33CAT3G,SZ5KASMC6.0AT3G,SZ5KASMC30CAT3G,SZ5KASMC14CAT3G,SZ5KASMC11AT3G,SZ5KASMC26AT3G,SZ5KASMC11CAT3G,SZ5KASMC9.0AT3G,SZ5KASMC43AT3G,SZ5KASMC13AT3G,SZ5KASMC30AT3G

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