【技术】关于电路保护器件“TVS管“的特性及应用浅析

时间： 2021-08-19 来源：优恩半导体

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瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor）简称TVS管，是一种二极管形式的高效能的电路保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

优恩半导体TVS管具体有以下三大特点：

1、将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

2、静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰。

3、将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。

一、 TVS的特性及主要参数

1、TVS的特性曲线

TVS的电路符号与普通稳压二极管相同。它的正向特性与普通二极管相同；反向特性为典型的PN结雪崩器件。

在瞬态峰值脉冲电流作用下，流过TVS的电流，由原来的反向漏电流ID上升到IR时，其两极呈现的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，TVS被击穿。随着峰值脉冲电流的出现，流过TVS的电流达到峰值脉冲电流IPP。在其两极的电压被箝位到预定的最大箝位电压以下。尔后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极的电压也不断下降，最后恢复到起始状态。这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的整个过程。

2、TVS的特性参数

①最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。VWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加入TVS的两极间时，它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。

②最小击穿电压VBR和击穿电流IR

VBR是TVS最小的雪崩电压。25℃时，在这个电压之前，TVS是不导通的。当TVS 流过规定的1mA电流（IR）时，加入TVS两极间的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把TVS分为±5%VBR和平共处±10%VBR两种。

③最大箝拉电压VC和最大峰值脉冲电流IPP

当持续时间为20微秒的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两极间出现的最大峰值电压为VC。它是串联电阻上和因温度系数两者电压上升的组合。VC、IPP反映了TVS器件的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。

④电容量C

电容量C是TVS雪崩结截面决定的、在特定的1MHZ频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C过大将使信号衰减。因此，C是数据界面电路选用TVS的重要参数。

⑤最大峰值脉冲功耗PM

PM是TVS能承受的最大峰值脉冲耗散功率。其规定的试验脉冲波形和各种TVS的PM值，请查阅有关产品手册。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的“累积”，有可能使TVS损坏。

⑥箝位时间TC

TC是从零到最小击穿电压VBR的时间。对单极性TVS小于1×10-12秒；对双极性TVS小于是1×10-11 秒。

二、TVS二极管的分类

TVS器件可以按极性分为单极性和双极性两种，按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。如：各种交流电压保护器、4~200mA电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。若按封装及内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列（适用多线保护）、贴片式、组件式和大功率模块式等。

三、TVS的选用技巧

1、确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限。

2、TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。串行连接分电压，并行连接分电流。

3、TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。

4、在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

5、对于数据界面电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。

6、根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。

7、优恩公司提供的TVS二极管，有下列不同的功率选择：

～200W：SMF系列

～400W：SMAJ系列、P4SMA系列、P4KE系列、

～500W：SA系列、SAC系列、SACA系列、SACB系列、

～600W：6.0SMAJ系列、SMBJ系列、P6SMB系列、P6KE

～1000W：10SMBJ系列

～1500W：15SMBJ系列、SMCJ系列、1.5SMCJ系列、1.5KE系列、15KP系列、LCE系列

～3000W：SMDJ系列、3KP系列

～5000W：5.0SMDJ系列、5KP系列

～8000W：8KP系列

～15000W：15KP系列

～20000W：20KP系列

～30000W：30KP系列

优恩TVS管具有回应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点，目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、电源、家用电器等各个领域。

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优恩半导体（UNSEMI）ESD静电保护/雷击浪涌保护器件/串口芯片产品选型指南（中文）

目录- 企业简介和产品概览静电保护器（ESD）瞬态抑制二极管（TVS）半导体放电管（TSS）双向触发二极管（SIDAC）压敏电阻（MOV）陶瓷气体放电管（GDT）玻璃气体放电管（SPG）微型防雷模组（MLPM）自恢复保险丝（PPTC） RS485/422收发器 CAN收发器网口RJ45连接器分立功率器件 EMI保护元器件

型号- SMDJ-AT SERIES,07DXXKJ,UN2E8-XXXML SERIES,SMBJ,UN2E5-XXXLL SERIES,UN232,UN2E8-XXXL HV,4.0SMF SERIES,UN1812-XXXCSMD SERIES,10DXXKJ,5.0SMDJ-AT SERIES,P6KE SERIES,30KP SERIES,SACB SERIES,UNS1K SERIES,PXXXSC SERIES,P4KE,SMD0603 SERIES,10DXXKEC SERIES,UN490E,UN3E8-XXXHP,UNSDC12V-3L,07DXXK,07DXXL,UN3E5-XXXMSMD,PXXXSB,15KPS,PXXXSA,PXXXSB-2L,P4SMA SERIES,SA SERIES,SMAJ,UN2220 SERIES,05DXXKJ,SAC SERIES,SMF SERIES,PXXXSC,KXXXSA SERIES,20KP,5.0SMDJ SERIES,0402 SERIES,20KP SERIES,TPSMAJ SERIES,PXXXLB SERIES,SMCJ SERIES,UN3490,P4SMA,UNSDC24V-3L,SMDJ,UNS1K,UN3E6-XXXMM,UN65HVD75,UN2E8-XXXL HV SERIES,SMDT,UN1812 SERIES,UN3220 SERIES,SA,UN2E8-XXXML,UNS4032 SERIES,UN2E8-XXXHL SERIES,UN2E5-XXXL HV,UNSDC58V-2L,SMD1210 SERIES,UN2E5-XXXLSMD,PXXXEC SERIES,UN3485,UN16,5KP,1.5KE SERIES,TP5.0SMDJ,14DXXL SERIES,07DXXKBC SERIES,MCM系列,UNS2K,UN2E8-XXXMSMD,UN2E5-XXXLL HV SERIES,10DXXKEC,UNSDC24V-2L,32DXXL SERIES,UN3E8-XXXHM SERIES,SMCJ,TPSMB SERIES,UN1210-XXXBSMD SERIES,UN3E6-XXXM,TPSMDJ SERIES,UN65HVD233,UN65HVD234,100M,UN65HVD232,UN65HVD230,SMBJ-AT,UN2E5-XXXL,UN2E8-XXXM,UN1210-XXXBSMD,34SXX,KC SERIES,UN2E6-XXXLSMD SERIES,UN2E8-XXXH,UNB-XXXN-SMD,UN3E8-XXXHMF,32DXXKJ SERIES,UN1050,UN3232E,UN1050ISODUB,32DXXKJ,40DXXK,UNS3220,UNB-XXXN/M,40DXXL,UN3085NE,SMCJS,UN2E8-XXXHSMD,HCM系列,TPSMB10J,32DXXK,32DXXL,PXXXEC,UN30,PXXXEB,KXXXSB,PXXXEA,30KP,KXXXSA,P6SMB SERIES,1012,KXXXSD1,PXXXSC-2L SERIES,15KP,PXXXSC-2L,0603,SMD2920 SERIES,10SMBT,14DXXKJ,UN82C250,UNSRS485-2HL,UN82C251,10SMBJ,25DXXL SERIES,05DXXL SERIES,TPSMC SERIES,UN2H8-XXXL HV SERIES,UNSDC58V-3L,SM8Z SERIES,TPSMCJ SERIES,SM5Z,UN6,UN3E5-XXXL,UN3088E,KXXXG SERIES,PXXXTB,PXXXTA,KXXXG,UN2E5-XXXLSMD SERIES,KA SERIES,UNB-XXXN-SMD SERIES,2012,UN3088ES,07DXXL SERIES,5KP SERIES,UN3485ISO,8KP SERIES,PXXXEA SERIES,UNA-XXXN/M SERIES,SMCJS SERIES,3KP,SM8Z,UN3E5-XXXLM,SMCJ-AT SERIES,LCE SERIES,UNC-XXXN/M SERIES,UN3E8-XXXHM,PXXXSA SERIES,UNSRS485-2H,SMCJ-AT,UN0805 SERIES,PXXXDM,POE58C,15SMBJ,PXXXTB SERIES,PXXXSB-2L SERIES,UNA-XXXN-SMD,40DXXKJ SERIES,UNS3220 SERIES,UN1206 SERIES,P4KE SERIES,SM5Z SERIES,UN2E8-XXXMSMD SERIES,UN3E6-XXXMM SERIES,05DXXK,05DXXL,UN600 SERIES,1012 SERIES,UNB-XXXN/M SERIES,8.0SMDJ,UNSRS485-2L,P6SMB,SACA SERIES,40DXXKJ,1000M,40DXXL SERIES,PXXXDM SERIES,SACA,UN0603 SERIES,SACB,UN2E5-XXXL SERIES,UN2H8-XXXLL HV SERIES,SMD2920,0402,8.0SMDJ SERIES,25DXXL,25DXXK,UN30 SERIES,10DXXL SERIES,25DXXKJ,20DXXL SERIES,5KPS,UNA-XXXN-SMD SERIES,UN485E,UN2E8-XXXHL,PXXXSB SERIES,UN485ES,PXXXTA SERIES,UN3E8-XXXHMF SERIES,UN2H8-XXXLL HV,SMDJ-AT,4.0SMF,SMF,TPSMB10J SERIES,0603 SERIES,5KPS SERIES,UN2E8-XXXH SERIES,KD SERIES,UN60,SMAJ-AT SERIES,TPSMDJ,UN1206-XXXASMD SERIES,UN2E8-XXXHSMD SERIES,UN3232E-T,UN1210 SERIES,14DXXKSC,07DXXKBC,10DXXK,UNSDC48V-2L,10DXXL,53DXXK,UN3E8-XXXHSMD SERIES,2012 SERIES,UN0805,UN3E5-XXXMSMD SERIES,KA,KB,UN1812-XXXCSMD,KC,TPSMCJ,UN2E8-XXXLL HV,6.0SMAJ SERIES,KD,14DXXKSC SERIES,UNS2K SERIES,10SMBJ SERIES,TP5.0SMDJ SERIES,SMD1812 SERIES,UN60 SERIES,5.0SMDJ,UN3490E,UNSDC48V-3L,20DXXKYC SERIES,SMD0603,SMD1812,KXXXSB SERIES,UN1206,UN16 SERIES,SMBJ SERIES,UNSRS422-2H,SMDT SERIES,UN1210,UNSRS422-2L,UN135 SERIES,TPSMBJ,PXXXLC SERIES,UNS4032,UNA-XXXN/M,0201 SERIES,UN1206-XXXASMD,UN2H8-XXXL HV,5.0SMDJ-AT,UN3E5-XXXL SERIES,UNC-XXXN/M,20DXXKYC,UN3485S,UN3E6-XXXM SERIES,34SXX SERIES,UN2E5-XXXLL,0201,UN3E8-XXXHP SERIES,UN3E8-XXXH SERIES,UN1042,UN3220,TPSMAJ,UN1040,UN2E8-XXXLL HV SERIES,15KP SERIES,8KP,UN2E5-XXXL HV SERIES,UN2E6-XXXLSMD,6.0SMAJ,UN3E8-XXXHSMD,34SXXJ SERIES,SMD1206 SERIES,SMBJ-AT SERIES,TPSMA SERIES,LCE,UN600,14DXXK,UN6 SERIES,14DXXL,UNC-XXXN-SMD SERIES,UNSRS422-2HL,15SMBJ SERIES,SAC,SMD0805 SERIES,SMAJ SERIES,UN3E5-XXXLM SERIES,UN3E5-XXXLSMD SERIES,UN250 SERIES,UN3E8-XXXH,UN485CUA,UN488E,UN250,KB SERIES,PXXXLC,UN2E5-XXXLL HV,UN135,PXXXLB,PXXXLA,SMD1206,UN0603,UN1812,20DXXL,20DXXK,PXXXEB SERIES,10SMBT SERIES,1.5KE,UNC-XXXN-SMD,3KP SERIES,P6KE,KXXXSD1 SERIES,TPSMC,SMD0805,TPSMB,TPSMA6J SERIES,TPSMA,TPSMBJ SERIES,34SXXJ,20DXXKJ,SMD1210,SMDJ SERIES,UN2220,UN2E8-XXXM SERIES,TPSMA6J,UNSDC12V-2L,1.5SMC SERIES,15KPS SERIES,SMAJ-AT,PXXXLA SERIES,UN3E5-XXXLSMD

选型指南 - 优恩半导体 - 2021 PDF 中文下载

TVS 基础知识

用户指南 - 竞沃 - 2020 PDF 中文下载

【应用】1.5kW双向TVS管SMCJ30CA用于车载BCM控制器12V电源输入抛负载设计，满足车规级需求

为满足12V供电系统BCM车身控制器过7637-5b要求，一般在12V电源输入端口加入一款1500W SMC封装TVS管做过压防护，推荐Littelfuse的双向TVS管SMCJ30CA，最大反向工作电压30V，宽工作温度范围-65℃~150℃。

应用方案发布时间 : 2020-11-20

【技术】浅析瞬态抑制二极管（双向TVS管）

TVS管也叫瞬态抑制二极管，TVS管是吸收浪涌功率用的，能在极短时间内承受反向电压冲击，使两极间的电压钳位于一个特定电压上，避免后面的电路受到冲击。简单的说就是做过压保护的，在通信等产品中很常见。连接时必须反向工作在电路电源、地两端，与稳压二极管类似，但不需要限流电阻。

技术探讨发布时间 : 2021-08-26

TVS管：电子设备的“护身符”！瞬间抵挡雷击与电涌，你的设备有它

TVS管（Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制器）就像是设备的“安全卫士”，当瞬态电压（雷击、电涌等）来袭时，它能在极短时间内启动，把过高的电压瞬间“制服”，防止元器件被击穿或损坏！它是保护你电子设备的第一道也是最关键的一道屏障！

技术探讨发布时间 : 2024-10-22

【经验】如何判断贴片TVS管的单双向及正负极？

TVS管按电性，有单向，双向之分，单向管只能保护一个面，双向可以两边保护。TVS管一般应用在电子电路中，有贴片式TVS管以及轴向引线型TVS管，常用贴片TVS管型号有：SOD123、DO-214AC/SMA、DO-214AA/SMB、DO-214AB/SMC、DO-218AB；引线型TVS管有：DO-201AL/DO-41、DO-204AC/DO-15、DO-201、P600等。

设计经验发布时间 : 2022-06-05

DC24V电源端口浪涌保护

DC24V电源端口浪涌保护DC24V电源是一种为设备提供稳定、可靠的直流电压输出的电源，其广泛应用于工业自动化控制系统。此方案设计为多级保护的方式，初级采用通流能力较强的陶瓷气体放电管和压敏电阻组合来承受泻放大的浪涌电流，中间使用电感做退耦，次级选用响应电压精准、稳定且快速的TVS管做保护，能有效抑制各类浪涌过电压，使后端的DC芯片及电路得到全面的保护。

应用方案发布时间 : 2024-01-24

TVS DIODE APPROVAL SHEET

型号- D41153R3,D4115-3R3

数据手册 - NICHTEK - V.1 - 2020.08.11 PDF 英文下载

【选型】为SD卡电源及数据线（CLK、CMD、DAT0~DAT3）通信选择一款合适的TVS管

车辆远程监终端GPRS模块上有用到SD卡，为保证SD卡数据通信免受ESD影响，需要对SD卡工作电压和数据线上均加入一款TVS管做ESD防护设计，本文推荐选用littelfuse的双向TVS管SP1233-01ETG，具有3.3V最大反向工作电压，0.5μA最大泄露电流，可安全吸收±30kV（接触放电，IEC 61000-4-2）时反复性ESD震击，而性能无任何降低。

器件选型发布时间 : 2019-08-21