TVS峰值脈衝功率：越高越好，對不對？
瞬態電壓抑制器（TVS）二極管最容易被誤解的額定值之一是峰值脈衝功率（PPP）。許多工程師將主要根據額定峰值脈衝功率來選擇電湧保護組件，並假設他們的系統將受到良好的保護。畢竟，合理地假設更高的額定功率意味著該器件可以吸收更高的瞬態電流，因此應該是更好的。雖然在選擇過程中可能會考慮峰值脈衝功率額定值，但不應僅根據該參數選擇器件。為了說明原因，讓我們回顧一下TVS峰值脈衝功率的定義。
什麼是TVS峰值脈衝功率？
TVS二極管的峰值脈衝功率額定值定義為設備在給定脈衝條件下消耗的瞬時功率，並且是在給定瞬態事件期間在TVS結中消耗的功率的度量。通過以下關係式計算：PPP = VC x IPP，其中PPP =峰值脈衝功率（W），VC =箝位電壓（V），IPP =峰值脈衝電流（A）。讓我們檢查一下每個參數的含義。
圖1
TVS二極管與受保護的IC並聯連接（圖2）。在正常工作條件下，TVS二極管會對被保護電路產生高阻抗。在電氣過應力（EOS）事件期間，一旦電壓超過TVS擊穿電壓，該設備就會“開啟”並變為低阻抗路徑，以將瞬態電流分流到地。該電流被定義為“峰值脈衝電流”。在指定的峰值脈衝電流下，器件兩端產生的電壓就是箝位電壓。箝位電壓必須低於被保護IC的故障電壓。 TVS製造商竭盡全力開發降低TVS箝位電壓同時保持高峰值脈衝電流處理能力的技術。
圖2
TVS二極管與受保護的IC並聯連接（圖2）。在正常工作條件下，TVS二極管會對被保護電路產生高阻抗。在電氣過應力（EOS）事件期間，一旦電壓超過TVS擊穿電壓，該設備就會“開啟”並變為低阻抗路徑，以將瞬態電流分流到地。該電流被定義為“峰值脈衝電流”。在指定的峰值脈衝電流下，器件兩端產生的電壓就是箝位電壓。箝位電壓必須低於被保護IC的故障電壓。 TVS製造商竭盡全力開發降低TVS箝位電壓同時保持高峰值脈衝電流處理能力的技術。
在繼續學習之前，重要的是要對峰值脈衝電流波形的指定方式有很好的了解。 在瞬態條件下，TVS二極管會耗散器件結點的功率。 TVS結設計用於處理給定結尺寸的高瞬態能量。 對於給定的脈衝或脈衝寬度，我們將PPP定義為IPP和VC的乘積。 由於能量乘以時間，因此這是量化設備能量處理能力的間接方法。 在這種情況下，時間由脈衝持續時間給出。 大多數TVS二極管IPP和PPP額定值是使用行業標準的雙指數波形定義的，最常見的是IEC 61000-4-5。 IEC 61000-4-5標準電流波形是一個雙指數，上升時間為8µS，衰減為20µs，即8 / 20µs，如圖3所示。
圖3
在一個實際示例中，請考慮如圖4所示的峰值脈衝電流與箝位電壓IV特性曲線。在該示例中，考慮了選擇TVS二極管的三個選項（TVS 1，TVS 2和TVS 3）。要保護的IC的故障電壓為14V，根據IEC61000-4-5的要求，該應用需要10A的浪湧測試電流。這意味著，為了保護IC，對於10A及以上的峰值脈衝電流，TVS的箝位電壓應低於14V。每個TVS器件都具有大約7V的相同擊穿電壓，並且根據IEC 61000-4-5的額定最大峰值脈衝電流為20A。對於20A脈衝（PPP = 20A * 15V），TVS 1的PPP額定值為300W，對於20A脈衝（PPP = 20A * 20V），TVS 2的PPP額定值為400W，最後TVS 3的PPP額定值為500W對於20A脈衝（PPP = 20A * 25V）。 TVS 1設計為具有較低的箝位特性，並且直到該器件執行的IPP為17A（遠高於10A的要求）時，才達到14V的IC故障電壓。 TVS 2直到11A以下才達到14V箝位。從理論上講，該器件可以保護IC，但是設計裕度很小。 TVS 3以約7A的IPP箝位在14V。換句話說，由於較高的箝位特性，即使TVS保持不變，10A脈衝也可能損壞IC。在這種情況下，TVS 1（300W）是最佳解決方案，儘管與TVS 2（400W）和TVS 3（500W）相比，峰值脈衝功率額定值較低。
圖4
上面的例子說明了在考慮所有其他因素的情況下，較低的箝位電壓將轉化為較低的PPP額定值，但保護級別更高。 因此，實際上，峰值脈衝功率額定值是TVS在不損壞的情況下可以吸收多少功率的量度，但不能預測TVS對敏感電路的保護程度。 更重要的是，集中於給定電流的箝位電壓，以衡量TVS對電路的保護程度。
瞬態電壓抑制器（TVS）二極管最容易被誤解的額定值之一是峰值脈衝功率（PPP）。許多工程師將主要根據額定峰值脈衝功率來選擇電湧保護組件，並假設他們的系統將受到良好的保護。畢竟，合理地假設更高的額定功率意味著該器件可以吸收更高的瞬態電流，因此應該是更好的。雖然在選擇過程中可能會考慮峰值脈衝功率額定值，但不應僅根據該參數選擇器件。為了說明原因，讓我們回顧一下TVS峰值脈衝功率的定義。
什麼是TVS峰值脈衝功率？
TVS二極管的峰值脈衝功率額定值定義為設備在給定脈衝條件下消耗的瞬時功率，並且是在給定瞬態事件期間在TVS結中消耗的功率的度量。通過以下關係式計算：PPP = VC x IPP，其中PPP =峰值脈衝功率（W），VC =箝位電壓（V），IPP =峰值脈衝電流（A）。讓我們檢查一下每個參數的含義。
圖1
TVS二極管與受保護的IC並聯連接（圖2）。在正常工作條件下，TVS二極管會對被保護電路產生高阻抗。在電氣過應力（EOS）事件期間，一旦電壓超過TVS擊穿電壓，該設備就會“開啟”並變為低阻抗路徑，以將瞬態電流分流到地。該電流被定義為“峰值脈衝電流”。在指定的峰值脈衝電流下，器件兩端產生的電壓就是箝位電壓。箝位電壓必須低於被保護IC的故障電壓。 TVS製造商竭盡全力開發降低TVS箝位電壓同時保持高峰值脈衝電流處理能力的技術。
圖2
TVS二極管與受保護的IC並聯連接（圖2）。在正常工作條件下，TVS二極管會對被保護電路產生高阻抗。在電氣過應力（EOS）事件期間，一旦電壓超過TVS擊穿電壓，該設備就會“開啟”並變為低阻抗路徑，以將瞬態電流分流到地。該電流被定義為“峰值脈衝電流”。在指定的峰值脈衝電流下，器件兩端產生的電壓就是箝位電壓。箝位電壓必須低於被保護IC的故障電壓。 TVS製造商竭盡全力開發降低TVS箝位電壓同時保持高峰值脈衝電流處理能力的技術。
在繼續學習之前，重要的是要對峰值脈衝電流波形的指定方式有很好的了解。 在瞬態條件下，TVS二極管會耗散器件結點的功率。 TVS結設計用於處理給定結尺寸的高瞬態能量。 對於給定的脈衝或脈衝寬度，我們將PPP定義為IPP和VC的乘積。 由於能量乘以時間，因此這是量化設備能量處理能力的間接方法。 在這種情況下，時間由脈衝持續時間給出。 大多數TVS二極管IPP和PPP額定值是使用行業標準的雙指數波形定義的，最常見的是IEC 61000-4-5。 IEC 61000-4-5標準電流波形是一個雙指數，上升時間為8µS，衰減為20µs，即8 / 20µs，如圖3所示。
圖3
在一個實際示例中，請考慮如圖4所示的峰值脈衝電流與箝位電壓IV特性曲線。在該示例中，考慮了選擇TVS二極管的三個選項（TVS 1，TVS 2和TVS 3）。要保護的IC的故障電壓為14V，根據IEC61000-4-5的要求，該應用需要10A的浪湧測試電流。這意味著，為了保護IC，對於10A及以上的峰值脈衝電流，TVS的箝位電壓應低於14V。每個TVS器件都具有大約7V的相同擊穿電壓，並且根據IEC 61000-4-5的額定最大峰值脈衝電流為20A。對於20A脈衝（PPP = 20A * 15V），TVS 1的PPP額定值為300W，對於20A脈衝（PPP = 20A * 20V），TVS 2的PPP額定值為400W，最後TVS 3的PPP額定值為500W對於20A脈衝（PPP = 20A * 25V）。 TVS 1設計為具有較低的箝位特性，並且直到該器件執行的IPP為17A（遠高於10A的要求）時，才達到14V的IC故障電壓。 TVS 2直到11A以下才達到14V箝位。從理論上講，該器件可以保護IC，但是設計裕度很小。 TVS 3以約7A的IPP箝位在14V。換句話說，由於較高的箝位特性，即使TVS保持不變，10A脈衝也可能損壞IC。在這種情況下，TVS 1（300W）是最佳解決方案，儘管與TVS 2（400W）和TVS 3（500W）相比，峰值脈衝功率額定值較低。
圖4
上面的例子說明了在考慮所有其他因素的情況下，較低的箝位電壓將轉化為較低的PPP額定值，但保護級別更高。 因此，實際上，峰值脈衝功率額定值是TVS在不損壞的情況下可以吸收多少功率的量度，但不能預測TVS對敏感電路的保護程度。 更重要的是，集中於給定電流的箝位電壓，以衡量TVS對電路的保護程度。