电路上TVS经常损坏的现象和原因有哪些

发布时间：2023-08-02 16:47
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：2319

　　TVS(Transient Voltage Suppressor)是一种用于保护电路免受过电压冲击的元件。几乎所以的电子器件上都会需要有TVS进行电路保护。

电路上TVS经常损坏的现象和原因有哪些

　　如果在电路中，TVS经常损坏，可能有以下几个可能的原因：

　　过电流：当电路中的过电流发生时，长期处于过载状态的电路可能导致TVS的损坏。从而导致损坏。过电流可能是由于短路、过载或其他故障引起的。

　　过电压：TVS的作用是吸收过电压，并将过电压转移到地线上，保护其他电子元件不受损坏。TVS有一个最大工作电压，如果电路中的瞬态电压超过了TVS的额定电压范围，会导致TVS失效。这可能是由于电力供应的突发过电压、闪电击中线路或热插拔等其他电源问题引起的。

　　温度问题：过高的温度可能会导致TVS的损坏。如果电路的散热不良或环境温度过高，TVS可能无法有效地散发热量，从而导致过热而损坏。

　　低质量TVS：低质量的TVS元件存在制造缺陷，例如材料不合格、焊接问题或制造过程中的其他问题，这些问题可能导致其损坏。

　　电压持续超过额定时间：TVS通常能够快速响应电压突变和瞬态过电压，但如果电压持续时间较长，超出了TVS的耐受范围，也可能导致其损坏。

　　选择参数不合适：可能导致其易受损坏。选择合适的TVS元件对于电路的稳定性和保护作用非常重要。

　　电磁干扰：强电磁场或电磁脉冲可能对TVS产生干扰，超出其能够承受的范围，导致损坏。

　　解决这些问题的方法包括以下几种：

　　确保电路设计合理，在设计阶段仔细考虑电路的功率需求、瞬态电压特性和环境条件，选择合适的TVS元件，根据实际需求选择额定电压和功率范围。

　　使用合适的安装方式和绝缘措施，以降低温度和电压的影响，确保TVS可以有效地散发热量。

　　使用质量可靠的TVS元件，避免低质量产品。

　　考虑使用其他保护措施，如熔断器或保险丝，以分散过电压冲击。

　　定期检查电路和TVS的工作状态，确保其正常运行。如发现问题，及时更换受损的TVS。

　　在可能存在电磁干扰的环境中，采取适当的屏蔽和隔离措施。

　　总之， 通过合理的设计和使用，可以最大限度地减少TVS的损坏风险，并提高电路的稳定性和可靠性。

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　　瞬态抑制二极管(TVS)又叫钳位型二极管，是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件，它的外型与普通二极管相同，但却能吸收高达数千瓦的浪涌功率。　　它的主要特点是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗立即降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压钳制在预定水平，其响应时间仅为10-12毫秒，因此可有效地保护电子线路中的精密元器件。　　TVS允许的正向浪涌电流在TA=250C，T=10ms条件下，可达50～200A。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平， 双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。　　可用于防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等，是一种理想的保护器件。耐受能力用瓦特(W)表示。　　TVS(Transient Voltage Suppression)是一种限压保护器件，作用与压敏电阻很类似。也是利用器件的非线性特性将过电压钳位到一个较低的电压值实现对后级电路的保护。　　TVS管的主要参数有：反向击穿电压、最大钳位电压、瞬间功率、结电容、响应时间等。　　TVS的响应时间可以达到ps级，是限压型浪涌保护器件中最快的。用于电子电路的过电压保护时其响应速度都可满足要求。　　TVS管的结电容根据制造工艺的不同，大体可分为两种类型，高结电容型TVS一般在几百～几千pF的数量级，低结电容型TVS的结电容一般在几pF～几十pF的数量级。　　一般分立式TVS的结电容都较高，表贴式TVS管中两种类型都有。在高频信号线路的保护中，应主要选用低结电容的TVS管。　　TVS管的非线性特性比压敏电阻好，当通过TVS管的过电流增大时，TVS管的钳位电压上升速度比压敏电阻慢，因此可以获得比压敏电阻更理想的残压输出。在很多需要精细保护的电子电路中，应用TVS管是比较好的选择。　　TVS管的通流容量在限压型浪涌保护器中是最小的，一般用于最末级的精细保护，因其通流量小，一般不用于交流电源线路的保护，直流电源的防雷电路使用TVS管时，一般还需要与压敏电阻等通流容量大的器件配合使用。TVS管便于集成，很适合在单板上使用。　　TVS具有的另一个优点是可灵活选用单向或双向保护器件，在单极性的信号电路和直流电源电路中，选用单向TVS管，可以获得比较低的残压。　　TVS的反向击穿电压、通流容量是电路设计时应重点考虑的。在直流回路中，应当有：min(UBR)≥(1.3～1.6)Umax，式中UBR为直流TVS的反向击穿电压，Umax是直流回路中的电压峰值。　　TVS管主要可用于直流电源、信号线路、天馈线路的防雷保护。TVS管的失效模式主要是短路。但当通过的过电流太大时，也可能造成TVS管被炸裂而开路。TVS管的使用寿命相对较长。　　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。　　TVS二极管的特点　　(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(Crosstalk)。　　(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。
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　　电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷电干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护器件TVS的出现使瞬态干扰得到了有效抑制。　　TVS跟其它二极管如何区分?　　瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor)简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件。　　电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷击干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有，使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护器件TVS的出现使瞬态干扰得到了有效抑制，TVS(Transient Voltage Suppressor) 或称瞬态抑制二极管，是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同，外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度(最高达1/(10^12)秒)使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。如果是使用的话，TVS有二极管类，和压敏电阻类。我个人认为压敏电阻类更有优势，广泛用于手机，LCD模组，及一些比较精密的手持设备。特别是出口欧洲的产品一般都要加，来作为静电防护的主要手段之一。　　TVS和齐纳稳压管都能用作稳压，但是齐纳击穿电流更小，大于10V的稳压只有1mA，相对来说要比齐纳二极管击穿电流要大不少，但是齐纳二极管稳压精度可以做的比较高。　　在电路中一般工作于反向截止状态，此时它不影响电路的任何功能。TVS在规定的反向应用条件下，当电路中由于雷电、各种电器干扰出现大幅度的瞬态干扰电压或脉冲电流时，它在极短的时间内(最高可达到1×10-12秒)迅速转入反向导通状态，并将电路的电压箝位在所要求的安全数值上，从而有效的保护电子线路中精密元器件免受损坏。干扰脉冲过去后，TVS又转入反向截止状态。由于在反向导通时，其箝位电压低于电路中其它器件的最高耐压，因此起到了对其它元器件的保护作用。TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位时间<1ns[1]。TVS根据极性可分为单向和双向TVS。单向TVS一般适用于直流电路，双向TVS一般适用于交流电路中。由于TVS起保护作用时动作迅速、寿命长、使用方便，因此在瞬变电压防护领域有着非常广泛的应用。　　TVS的选择技巧　　(1)确定被保护电路的最大直流或持续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容差。　　(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。如果选择的 VWM 过低，器件可能会进入雪崩或电路的正常工作可能会受到过大的反向漏电流的影响。串联分压，并联分流。　　(3) TVS的最大钳位电压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 的最大峰值脉冲功率消耗PM 必须大于被保护电路中可能出现的峰值脉冲功率。确定最大钳位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。　　(5)为了保护数据接口电路，还必须注意选择电容C合适的TVS器件。　　(6) 根据应用选择TVS的极性和封装结构。交流电路采用双极TVS更合理;使用 TVS 阵列进行多线保护更为有利。　　(7) 温度考虑。瞬态电压抑制器可在-55℃～+150℃之间工作。如果TVS需要在变化的温度下工作，因为它的反向漏电流ID随着增加而增加;功耗随着 TVS 结温的升高而降低，从 +25°C 到 +175°C，大约线性降低 50%。随着温度的升高，通过电压VBR以一定的系数增加。　　因此，需要查阅相关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。处理瞬态脉冲对元件的损坏的最好方法是将瞬态电流从感性元件分流。 TVS二极管与电路板上的被保护电路并联。当瞬时电压超过电路正常工作电压时，TVS二极管产生雪崩，为瞬时电流提供超低电阻通路。　　结果，瞬时电流通过二极管汲取。避开被保护元件，将被保护电路保持在截止电压，直到电压恢复到正常值。当瞬时脉冲结束时，TVS二极管自动回到高阻状态，整个电路进入正常电压。很多元件在受到多次冲击后，其参数和性能都会下降，只要在有限的范围内工作，二极管就不会损坏或退化。
2022-04-21 14:26 阅读量：2655
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