TVS二極管有哪些常見類型?


TVS二極管(瞬態(tài)電壓抑制二極管)通過快速箝位過壓保護(hù)電路,其類型劃分需結(jié)合封裝形式、功率等級、極性、電壓特性及特殊應(yīng)用需求。以下為系統(tǒng)化分類及典型應(yīng)用場景分析:
一、按封裝形式分類
封裝類型 | 特點 | 典型應(yīng)用 |
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SMA/DO-214AC | 貼片封裝,尺寸緊湊(2.1×1.25mm),功率400W | 消費電子(手機(jī)、平板)、便攜設(shè)備接口(USB/HDMI)、通信模塊 |
SMB/DO-214AA | 貼片封裝,功率600W,散熱性能優(yōu)于SMA | 工業(yè)電源、汽車電子(車燈控制器、傳感器)、服務(wù)器電源 |
SMC/DO-214AB | 貼片封裝,功率1500W,適合高密度布局 | 光伏逆變器、充電樁、工業(yè)驅(qū)動器 |
P-600/DO-201 | 直插封裝,功率5000W,機(jī)械強度高 | 電力設(shè)備(斷路器)、軌道交通、大型電機(jī)控制器 |
DFN/QFN | 超小型貼片封裝(0.6×0.3mm),寄生電容<0.3pF | 高速信號接口(10Gbps以太網(wǎng)、PCIe 5.0)、毫米波雷達(dá) |
MELF | 圓柱形貼片封裝,低電感特性(<0.5nH) | 射頻電路、精密測量儀器、醫(yī)療設(shè)備 |
二、按功率等級分類
功率等級 | 典型型號 | 應(yīng)用場景 |
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低功率 | PESD1CAN | CAN總線防護(hù)(箝位電壓24V,電容3pF) |
中功率 | SMAJ5.0CA | 5V電源接口(峰值功率400W,響應(yīng)時間<1ps) |
高功率 | 5KP6.8CA | 工業(yè)電源浪涌防護(hù)(峰值功率5000W,IEC 61000-4-5 8/20μs測試通過) |
超高功率 | 30KP12CA | 電力系統(tǒng)防雷(峰值功率30kW,箝位電壓18V@10kA) |
三、按極性分類
極性類型 | 結(jié)構(gòu)特點 | 典型應(yīng)用 |
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單向 | 僅對正向過壓箝位,反向截止 | 直流電源輸入端(如筆記本電源適配器)、MOSFET柵極保護(hù) |
雙向 | 正負(fù)雙向?qū)ΨQ箝位,無極性限制 | 交流電源接口、數(shù)據(jù)總線(如RS-485)、無極性電池接口 |
陣列型 | 多管集成于同一封裝(如2通道、4通道),寄生參數(shù)一致 | 差分信號線(如USB 3.0)、多路傳感器接口 |
四、按電壓特性分類
電壓類型 | 特點 | 典型應(yīng)用 |
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標(biāo)準(zhǔn)電壓 | 截止電壓(VRWM)覆蓋5V~440V,步進(jìn)1V | 通用電子設(shè)備(如5V/12V/24V電源) |
低電容型 | 電容<1pF,適用于高速信號(如HDMI 2.1的48Gbps) | 高速數(shù)據(jù)接口、5G基站射頻模塊 |
低漏流型 | 漏電流<0.1μA,適合高阻抗電路(如ADC輸入端) | 醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀、精密測量儀表 |
可調(diào)電壓型 | 通過外部電阻分壓調(diào)整箝位電壓(如TPD2E007) | 定制化電路保護(hù)(如柔性PCB接口) |
五、按特殊應(yīng)用分類
應(yīng)用類型 | 關(guān)鍵參數(shù) | 典型型號 |
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汽車級 | 符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn),工作溫度-55℃~+150℃,抗硫化 | SM8S系列(如SM8S36A,用于汽車ECU) |
醫(yī)療級 | 滿足IEC 60601標(biāo)準(zhǔn),低漏電流<0.1μA,高M(jìn)TBF(>100萬小時) | SMBJ5.0CA-M(醫(yī)療認(rèn)證版本) |
大電流型 | 峰值脈沖電流>100A(8/20μs波形),如5KP系列 | 充電樁直流母線保護(hù)(5KP33A,承受33V箝位電壓@100A沖擊) |
復(fù)合防護(hù)型 | 集成TVS+GDT(氣體放電管)或TVS+MOV(壓敏電阻),實現(xiàn)多級防護(hù) | SP3012-06UTG(TVS+GDT,用于以太網(wǎng)POE供電) |
六、選型關(guān)鍵步驟
確定保護(hù)電壓:
VRWM ≥ 電路最大工作電壓的1.1倍
VC ≤ 被保護(hù)元件的擊穿電壓(如5V邏輯芯片需VC<5.5V)
計算功率需求:
瞬態(tài)能量E=0.5×L×I2(L為負(fù)載電感,I為電流變化量)
選擇PPP(峰值脈沖功率)≥E的TVS
匹配封裝與熱阻:
貼片封裝需考慮PCB散熱能力(θJA≤60℃/W為佳)
高溫環(huán)境優(yōu)先選DFN或MELF封裝
驗證寄生參數(shù):
高速信號需測試TVS電容對信號的影響(如HDMI 2.1要求電容<0.3pF)
七、典型應(yīng)用案例
汽車電子:
問題:車載攝像頭在發(fā)動機(jī)啟動時因電源波動損壞
方案:在12V電源輸入端并聯(lián)SMAJ15CA(雙向),承受ISO 7637-2拋負(fù)載測試(87V/400ms),箝位電壓<24V
工業(yè)機(jī)器人:
問題:伺服電機(jī)反電動勢導(dǎo)致驅(qū)動器頻繁故障
方案:在電機(jī)三相線與地間跨接SMCJ30CA(單向),箝位電壓45V@100A沖擊
5G基站:
問題:毫米波射頻模塊因ESD損壞
方案:在天線接口處集成ESD5Z5.0T1(DFN封裝,電容0.2pF),通過IEC 61000-4-2 ±8kV測試
總結(jié):TVS二極管的分類需綜合封裝、功率、極性、電壓及特殊需求,其選型需嚴(yán)格匹配電路參數(shù)。通過明確應(yīng)用場景的核心需求(如高頻、高壓、高精度),結(jié)合具體參數(shù)對比,可實現(xiàn)95%以上的瞬態(tài)過壓防護(hù)成功率。
責(zé)任編輯:Pan
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