### 一、前言
提到 TVS，大部分电子工程师基本都知道是用来端口防护的，防止端口瞬间的电压冲击造成后级电路的损坏。由于其在电路中的极其重要的地位，​**但是，针对 TVS 的选型过程，很多厂家都是直接给推荐电路，直接告诉设计者答案选择哪个器件，却很少对选型过程提供理论计算，大部分的电子工程师针对 TVS 选型的时候，老人凭经验，新人凭参考**​，一旦更换厂家或者更换测试条件，就无从下手了。

### **二、工作原理**

TVS（Transient Voltage Suppressors），即瞬态电压抑制器，又称雪崩击穿二极管。它是采用半导体工艺制成的单个 PN 结或多个 PN 结集成的器件。TVS 有单向与双向之分，单向 TVS 一般应用于直流供电电路，双向 TVS 应用于电压交变的电路。如图 1 所示，应用于直流电路时单向 TVS 反向并联于电路中，当电路正常工作时，TVS 处于截止状态（高阻态），不影响电路正常工作。**​当电路出现异常过电压并达到 TVS（雪崩）击穿电压时，TVS 迅速由高电阻状态突变为低电阻状态，泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地，同时把异常过电压钳制在较低的水平，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。​**当异常过电压消失后，TVS 阻值又恢复为高阻态。
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工欲善其事，必先利其器，要用好 TVS，必须先了解其关键的参数。

**(1) Vrwm 截止电压：**

TVS 的最高工作电压，**​可连续施加而不引起 TVS 劣化或损坏的最高工作峰值电压或直流峰值电压。​**对于交流电压，用最高工作电压有效值表示，在 V RWM 下，TVS 认为是不工作的，即是不导通的。换一句话，电路的最高工作电压必须小于 Vrwm，否则将会导致 TVS 动作导致电路异常。

**(2) ​I R 漏电流：**

漏电流，也称待机电流。**在规定温度和最高工作电压条件下，流过 TVS 的最大电流。T**VS 的漏电流一般是在截止电压下测量，对于某一型号 TVS, I R 应在规定值范围内。对 TVS 两端施加电压值为 V RWM ，从电流表中读出的电流值即为 TVS 的漏电流 I R 。对于同功率和同电压的 TVS，在 V RWM ≤10V 时，双向 TVS 漏电流是单向 TVS 漏电流的 2 倍。对于一些模拟端口，漏电流会影响 AD 的采样值，所以 TVS 的漏电流越小越好。

**(3) ​VBR 击穿电压**

击穿电压，指在 V-I 特性曲线上，在规定的脉冲直流电流 I T 或接近发生雪崩的电流条件下测得 TVS 两端的电压。测试的电流 It 一般选取 10mA 左右，施加的电流的时间不应超过 400ms，以免损坏器件，VBR MIN 和 VBR MAX 是 TVS 击穿电压的一个偏差，一般 TVS 为 ±5% 的偏差。测量时，V BR 落在 V BR MIN .和 V BR MAX .之间视为合格品。

**(4) ​I PP 峰值脉冲电流 ，V C 钳位电压**

峰值脉冲电流，给定脉冲电流波形的峰值。TVS 一般选用 10/1000μs 电流波形。钳位电压，施加规定波形的峰值脉冲电流 I PP 时，TVS 两端测得的峰值电压。I PP 及 V C 是衡量 TVS 在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数，这两个参数是相互联系的。对于 TVS 在防雷保护电路中的钳位特性，可以参考 V C 这个参数。对于相同型号 TVS，在相同 I PP 下的 V C 越小，说明 TVS 的钳位特性越好。TVS 的耐脉冲电流冲击能力可以参考 I PP ，同型号的 TVS，I PP 越大，耐脉冲电流冲击能力越强。

**(5)结电容 CI，漏电流 Ir**

结电容是 TVS 中的寄生电容，在高速 IO 端口保护需要重点关注，**​过大的结电容可能会影响信号的质量。​**漏电流主要带来了功率的损耗，**或者是在模拟信号中，会影响 AD 信号的采样值。**
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### 三、选型过程

了解了 TVS 的基本参数，我们就开始进入最重要的 TVS 选型的过程了。选择 TVS 之前，我们首先要明白选择的终极目标：

**1.电压合适能保护后级电路；**

**2.引入的 TVS 的结电容不能影响电路；**

**3.TVS 功率余量充足，满足测试标准，且不能比保险管先挂。**

选型的过程可以按照以下的步骤进行：

```
1.选择 TVS 最高工作电压 Vrmw；

2. 选择 TVS 钳位电压 VC；

3.选择 TVS 的功率；

4.评估漏电流 Ir 的影响；

5.评估结电容的影响；
```

**选择 TVS 最高工作电压 Vrmw**

在电路正常工作情况下，TVS 应该是不工作的，即处于截止状态，所以 TVS 的截止电压应大于被保护电路的最高工作电压。这样才能保证 TVS 在电路正常工作下不会影响电路工作。但是 TVS 的工作电压高低也决定了 TVS 钳位电压的高低，在截止电压大于线路正常工作电压的情况下，TVS 工作电压也不能选取的过高，如果太高，钳位电压也会较高，所以在选择 Vrwm 时，要综合考虑被保护电路的工作电压及后级电路的承受能力。要求 Vrwm 要大于工作电压，否则工作电压大于 Vrwm 会导致 TVS 反向漏电流增大，接近导通，或者雪崩击穿，影响正常电路工作。综合考虑，Vrwm 可以参考以下的公式：

Vrwm≈1.1~1.2*VCC ；--------其中 VCC 为电路的最高工作电压。

**选择选择 TVS 钳位电压 VC**

TVS 钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压，VC 与 TVS 的雪崩击穿电压及 I PP 都成正比。对于同一功率等级的 TVS，其击穿电压越高 V C 也越高，所选 TVS 的最大箝位电压 Vc 不能大于被防护电路可以承受的最大电压。否则，当 TVS 钳在 Vc 时会对电路造成损坏。Vc 可以参考以下的公式：

VC＜Vmax ；-----其中 Vmax 为电路能承受的最高电压。

**选择 TVS 的功率 Pppm（或者 Ipp）**

TVS 产品的额定瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率，理论上，TVS 的功率越大越好，能够承受更多的冲击能量和次数，但是功率越高，TVS 的封装越大，价钱也越高，所以，TVS 的功率满足要求即可。对于不同功率等级的 TVS，相同电压规格的 TVS 其 V C 值是一样的，只是 I PP 不同。故 Pppm 与 Ippm 成正比，Ippm 越大，Pppm 也越大。对于某一电路 ，有对应的测试要求，设实际电路中的最大测试电流为 Iactual ，则 Iactual 可估算为：

Iactual=Uactual/Ri；---------其中 Uactual 为测试电压，Ri 为测试内阻。

TVS 要通过测试，故实际电路中要求 10/1000μs 波形下 TVS 的最小功率 P actual 为：-------其中 di/dt 为波形转换系数，如实际测试波形为其他波形，如 8/20μs 波形，建议 di/dt 取，如测试波形为 10/1000μs，取，实际选型中，TVS 应留有一定的裕量，TVS 的功率 PPMP 选择应遵循 Pppm＞Pactual。

**根据所选的 TVS 的结电容和漏电流评估影响**

如果 TVS 用在高速 IO 端口防护、模拟信号采样、低功耗设备场合，就需要考虑结电容和漏电流的影响，两则的参数越小越好。

### 四、选型实例

电路的正常工作电压 VCC 是 24V，最高工作电压 Vmax 是 26V,后级电路可承受的最高瞬态电压为 50V，实验的测试波形为 8/20μs 波形，测试电压 500V，测试电源内阻及 PPTC 的静态电阻合计为 2Ω。根据上述信息选择合适的 TVS。
![4.png](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-5336058/55c266d05ae8dfacfa58b7e4bd932486.png)

**1) 选择 TVS 最高工作电压**

Vrmw≈1.1\~1.2\*VCC=26\~28V

**2) 选择选择 TVS 钳位电压**

VC＜Vmax=50V

**3) 计算实际测试波形功率：**

Pact=50\*（500/3）\*1/2=4166W

根据计算结果，可以选用 5.0SMDJ26A 这个 TVS，由于这个 TVS 用在电源端口，结电容和漏电流基本可以忽略不计。
![5.png](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-5336058/097bd0b4c0d810bf3444129a8e5070d2.png)

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提到 TVS，大部分电子工程师基本都知道是用来端口防护的，防止端口瞬间的电压冲击造成后级电路的损坏。由于其在电路中的极其重要的地位，​但是，针对 TVS 的选型过程，很多厂家都是直接给推荐电路，直接告诉设计者答案选择哪个器件，却很少对选型过程提供理论计算，大部分的电子工程师针对 TVS 选型的时候，老人凭经验，新人凭参考​，一旦更换厂家或者更换测试条件，就无从下手了。

TVS选型指南

本文详细介绍了瞬态电压抑制器（TVS）的工作原理和选型方法。首先分析了TVS的5个关键参数：截止电压(Vrwm)、漏电流(IR)、击穿电压(VBR)、峰值脉冲电流(IPP)和钳位电压(VC)。

硬件

TVS瞬态电压抑制器选型指南：详解Vrwm、VBR、IPP等关键参数，提供计算公式与实例分析，帮助工程师精准选择TVS器件，确保电路防护效果。涵盖直流/交流应用场景，解决端口防护难题。

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