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发布于 2025-07-25 / 36 阅读
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硬件基础 - TVS 二极管

TVS 作用

作用:防静电,不防浪涌。

TVS 好像也叫作 ESD

TVS 的使用场景:

  • 接口插拔保护:比如 USB、HDMI、RJ-45 等接口的插拔时。

  • 接口静电保护:静电对电子产品的危害是极大的,特别是在干燥的冬天,手上的静电是很多的,随意触碰电路板上的元器件、接口、电路等,可能会导致元器件烧毁,造成损失。

TVS 分类:

  • 单向TVS:吸收正向的静电。用于直流电路中。要反接,正接没用。

  • 双向TVS:吸收正反两个方向的静电。常用于交流电路中,直流电路中也能用,但是没必要,增加成本。

TVS 工作流程:

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。


双向 TVS 符号:

也有这种形状的:

主要参数

美国力特 SMBJ5.0A

主要考虑:

(1)钳位电压VCV_C

(2)反向击穿电压VBRV_{BR}:TVS 开始工作的电压

(3)最大反向工作电压VRWMV_{RWM}(也叫VRV_R):不导通时 TVS 的反向耐压

次要考虑:

(3)最大峰值脉冲电流IppI_{pp}

(4)峰值脉冲功率

(5)结电容 Cj

高速信号才用考虑。

这是TVS固有的寄生电容。在高速数据接口等需要快速响应和低信号失真的应用中,需要特别关注此参数,过大的结电容可能影响信号完整性。

应用电路

RS485 收发器电路

CAN 收发器电路

对于高速信号,一般不使用传统的双向TVS了,而是使用二极管+单向TVS,如 TPESD5341N:

功能上等效于双向TVS,但原理不一样,优点更多。

双向TVS

二极管+单向TVS

结电容(核心优势)

小,更适合高速信号。

钳位电压

更低

响应时间

更快

漏电流

更小

工艺

单向TVS更加成熟,整体可以做小,成本也比较低

二极管+单向 TVS 这种方案,可拓展成多通道阵列,比如 ESD5344D-10/TR 实现 4 个通道的保护:

双向TVS:

USB 2.0 电路、USB 2.0 OTG 电路

比如设计 TF 卡电路:

就比如立创商城上随便找一个 SRV05-4

(1)看工作电压,就是这个反向截止电压 (Vrwm),是5V,说明它0~5V 不工作,符合上面电路的 3.3V,不会影响原来的电路工作。

(2)击穿电压,当电压超过6V时,他就导通了,开始工作了。

(3)看钳位电压,这个是20V,有点高了,就是它是一瞬间的电压到达20V,所以不超过 TF 的极限参数就行了。

(4)看结电容,越小越好,太大了影响速率,小于1pF就挺不错的。

(5)看保护等级

码的,到底怎么选啊,AI 一会儿一个说法。