瞬態(tài)電壓抑制器的應用
(7)根據(jù)用途選用TVS的極性及封裝結構。交流
電路選用雙極性TVS較為合理;多線保護選用TVS陣列更為有利。
(8)溫度考慮
瞬態(tài)電壓抑制器可以在-55℃~+150℃之間工作。如果需要TVS在一個變化的溫度下工作,由于其反向漏電流ID是隨溫度增加而增大;功耗隨TVS結溫增加而下降,從+25℃到+175℃,大約線性下降50%;擊穿電壓VBR隨溫度的增加按一定的系數(shù)增加。因此,必須查閱有關產(chǎn)品資料,考慮溫度變化對其特性的影響。
4TVS與壓敏電阻的比較
目前,國內不少需要進行浪涌保護的設備上仍然
使用的是壓敏電阻。壓敏電阻是一種金屬氧化物變阻器,TVS比壓敏電阻的性能優(yōu)越得多,其性能比較列于表1。
表1TVS與壓敏電阻性能比較
關鍵參數(shù)或極限值 | TVS | 壓敏電阻 |
---|---|---|
反應速度 | 10-12s | 50×10-9s |
是否老化 | 否 | 是 |
最高使用溫度 | 175℃ | 115℃ |
器件極性 | 單極性和雙極性 | 單極性 |
反向漏電流典型值 | 5μA | 200μA |
箝位因子VC/VBR | 不大于15 | 最大可達7~8 |
封閉性質 | 密封,不透氣 | 透氣 |
價格 | 較貴 | 便宜 |
5TVS的命名
市場上能見到如下系列的TVS管:
SA系列—500W
P6KE,SMBJ系列—600W
1N5629~1N6389,1.5KE,LC,LCE系列—1500W
5KP系列—5000W
15KAP,15KP系列—15000W
其中尤以P6KE和15KE系列最為常見,它們的命名規(guī)則如下:
第一部分+第二部分+第三部分
第一部分……P6KE或15KE
第二部分……數(shù)字,代表最小擊穿電壓
第三部分……A或CA,A代表單向TVS管;CA代表雙向TVS管
例如,P6KE200A為500W最小擊穿電壓約200V的單向TVS管。
6TVS的應用舉例
如圖3所示,為一典型的開關電源驅動電路。當功率開關管關斷時,由于開關變壓器線圈漏感的存在,會產(chǎn)生極高的反電勢,有可能將功率開關管擊穿。當在開關變壓器一次側并接上TVS管后,可以有效地吸收電壓尖峰,保護功率開關管的安全,降低對功率開關管耐壓的要求。TVS管的選擇如下:
220V交流市電經(jīng)整流濾波后變?yōu)楦邏褐绷鞴┙o開關變壓器,此高壓直流變化范圍是240V~360V,而由于變壓器漏感和引線電感的存在,關斷過電壓可以高達幾千伏,功率開關管關斷時難于同時承受這兩種電壓。綜合考慮可以選用VWM等于200V左右的TVS,這樣將關斷過電壓控制在300V以內,加上電源電壓,功率開關管選用耐壓為700V的管型即可。
下面估算一下TVS管的PM值:
TVS管所耗散的功率也就是電路雜散電感所存儲的功率,故而轉求雜散電感存儲功率即可。
PM=PL=E/t=0.5LI2/t
雜散電感一般為幾個μH,這里取5μH;
100W的開關電源原邊平均電流I=P/U=100/240=0.417A,設占空比D為05,則最大電流=I/D=0.417/0.5=0.833A,取I=1A;
功率開關器件關斷時間一般在幾十納秒,取t=10ns,于是有:
PM=0.5×5×10-6×12/10×10-9=250W,由于開關電源開關頻率很高,達到了100kHz以上,考慮脈沖功率的累計,PM應成倍擴大,結合PM的標稱值取600W。
因此可以選用200V/600W的TVS管。由于僅在開關管關斷時產(chǎn)生單向過電壓,故選用單向TVS即可,例如P6KE200A。
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