在瞬态电压抑制领域,TVS 管(瞬态电压抑制二极管)的保护性能直接取决于两大核心参数:击穿电压(VBR)与钳位电压(VC)。这两个参数的精准匹配,是保障电子系统免受浪涌冲击的关键。
一、击穿电压:导通的临界点
击穿电压指 TVS管从截止状态转为导通状态的临界电压,通常在规定测试电流(IR)下测定。当外加电压低于 VBR 时,TVS 管呈现高阻抗特性,漏电流(IR)极小(通常 μA 级),几乎不影响电路正常工作;当电压超过 VBR,管体迅速进入雪崩击穿状态,阻抗急剧下降,开始吸收浪涌能量。
需注意的是,击穿电压具有温度系数特性:硅基 TVS 管的 VBR 随温度升高呈正系数变化(温度每升 1℃,VBR 约增 0.1%),低温环境下则略有降低。选型时需预留 10%-15% 的余量,避免因环境温度波动导致保护阈值偏移。
二、钳位电压:保护的上限值
钳位电压是 TVS管导通后两端能维持的最大电压,即在规定峰值脉冲电流(IPP)下的最大端电压。这一参数直接决定被保护电路承受的最高瞬态电压,必须低于被保护器件的耐压极限(如 CMOS 芯片的 ESD 耐受电压通常为 200-500V)。
钳位电压的关键影响因素包括:
脉冲电流强度:相同 TVS 管在更大 IPP 下,VC 会略微上升(因芯片内阻产生压降);
结电容:高频电路中,结电容过大会导致钳位响应延迟,需选择低电容型 TVS(如小于 10pF);
封装形式:大功率 TVS 管(如 DO-218AB 封装)通过增强散热降低钳位电压波动。
三、两者的关联性与保护裕量
击穿电压与钳位电压的比值(VC/VBR)称为钳位系数,优质 TVS 管的钳位系数通常在 1.2-1.8 之间。该系数越小,说明能量吸收效率越高,保护性能越优异。例如,某 TVS 管 VBR=12V,VC=18V,其钳位系数为 1.5,意味着浪涌发生时,电压被限制在击穿电压的 1.5 倍以内。
实际选型中,需满足:被保护电路工作电压<VBR(确保正常状态不导通),且 VC<被保护器件耐压值(确保浪涌时不损坏)。以 5V 工作的 MCU 电路为例,应选择 VBR=6.5-7V、VC≤12V 的 TVS 管,既避免误触发,又能应对 ±15kV ESD 冲击。
四、选型的核心原则
TVS管的保护效能最终由 “击穿电压精准触发、钳位电压严格受控” 共同实现。在通信接口、电源入口等关键节点,需通过示波器实测浪涌波形,验证 VC 是否在安全阈值内。记住:合格的 TVS 保护,是让击穿电压 “不早不晚”,钳位电压 “不高不低”。