如何选择合适的TVS管

TVS管以快速的响应速度、精准的钳位电压及多样化的封装形式，使其广泛应用于各种需要瞬态电压保护的电子电路领域，如电子仪器与仪表、医疗设备、工业自动化设备与计算机系统与通讯设备等等。在保护设计中，选择合适的TVS管尤为重要，在TVS众多参数中，峰值脉冲功率是很多工程设计人员关注的重要参数之一，普遍认为峰值功率越大，保护效果一定越好，那么真实情况是这样子的吗？

01误区：峰值脉冲功率越高越好

许多电子工程师在选择TVS管时，会依据额定峰值脉冲功率PPPM来选择考虑器件型号，并认为更高的额定功率意味着会有更好的保护效果。然而，这种观念存在误区。

TVS二极管的峰值脉冲功率额定值定义为设备在给定脉冲条件下消耗的瞬时功率，它通过关系式计算得出：

PPPM= VCX IPP

PPPM: 峰值脉冲功率

IPP：流经TVS管的峰值脉冲电流

VC：在IPP下测得TVS管两端的峰值电压（TVS管的钳位电压），值越低表示拥有越好的保护效果。

基于以上三个参数，不同品牌同规格型号的TVS管之间，会存在以下的情况：

图一、A品牌的TVS1在10/1000us波形16A下面的VC值15.76V

图二、B品牌的TVS2在10/1000us波形16A下面的VC值17.28V

图三、B品牌的TVS3在10/1000us波形16A下面的VC值21.29V

相同测试环境，同样的IPP不同TVS管会有不同的VC值。根据峰值脉冲功率关系式PPPM=VC×IPP和上述图片中的实测数据，可算出TVS1的峰值脉冲功率PPPM1=253.58W、TVS2的PPPM2=277.69W、TVS3的PPPM3=339.5W，此时，低VC值的TVS管显然算出了更低的PPPM峰值脉冲功率，这是否意味着其对后端电路的保护效果不佳？

虽然峰值脉冲功率是TVS在不损坏的情况下可以吸收多少功率的量度，但它并不能直接预测TVS对敏感电路的保护程度。实际上，对于电路的保护程度更多地取决于TVS的钳位电压。钳位电压必须低于被保护电路或者IC器件的最大耐压值，以确保在瞬态事件发生时，TVS能够有效地将瞬态电流分流到地，从而保护电路免受损坏。因此，在选择TVS管时，除了考虑峰值脉冲功率外，还需要重点考虑钳位电压这一关键参数。

02案例分析：12V电源1000V浪涌测试

假设有一个12V输入DC/DC电源需要做1000V的浪涌测试，其电源芯片的最大耐压值VCMAX为28V。根据IEC61000-4-5浪涌要求内阻为2Ω，通过如下公式：

IPP= VPeakX Rm

VPeak: 浪涌脉冲电压

IPP：峰值脉冲电流

Rm：阻抗匹配电阻

计算出该器件需要满足500A的IPP浪涌电流承受能力。分别有三款同型号的TVS1、TVS2和TVS3，它们IPP最大值均为500A，然而，通过分析它们的IV特性曲线，发现TVS1具有较低的钳位特性，能够在500A的电流下保持钳位电压VC1=25V，远低于28V要求。而TVS2的VC2=28V，虽然也可以保护IC，但设计几乎没有余量。TVS3的VC3=30V，由于较高的钳位特性，即使TVS功率最大，1000V的脉冲浪涌冲击也会损坏IC。因此，在这种情况下，TVS1是最佳解决方案，尽管它的峰值脉冲功率额定值较低。

综上所述，TVS管的选型并非简单地选择峰值脉冲功率越高的越好，而是需要根据电路的实际需求，综合考虑其峰值脉冲功率、钳位电压、截止电压等关键参数以及可能的工艺误差，通过正确的选型方法，可以确保电路在瞬态事件发生时得到有效的保护。