TVS二极管选型七大关键注意事项

瞬态抑制TVS二极管选型需要注意的七点

TVS（瞬态电压抑制）二极管是保护敏感电子设备免受电压瞬变（如ESD、EFT、浪涌）损害的关键元件。选型不当可能导致保护失效或电路性能下降。本文结合技术文档与工程实践，总结七大选型要点，助您精准匹配需求。

1. 工作电压（VRWM）匹配电路

• 定义：VRWM（Reverse Stand-off Voltage）是TVS在关断状态下可承受的最大持续反向电压，需高于电路正常工作电压。
• 选型原则：
• VRWM ≥ 电路最大工作电压 × 1.2（冗余设计）。
• 例如：5V电路需选择VRWM ≥ 6V的TVS（如ESD5D系列）。
• 风险：VRWM过低会导致漏电流增大或误触发；过高则降低钳位效果。

2. 击穿电压（VBR）精确选择

• 定义：VBR（Breakdown Voltage）是TVS进入雪崩击穿的阈值电压（测试电流通常为1mA）。
• 选型原则：
• VBR最小值 > 电路最高工作电压。
• 关键点：双向TVS需注意正负对称性（如ESD5C150TA）。

3. 钳位电压（VC）评估保护能力

• 定义：VC（Clamping Voltage）是TVS在承受峰值脉冲电流（IPP）时的最大箝位电压。
• 选型原则：
• VC必须 低于被保护器件的最大耐受电压。
• 例如：若芯片耐压为15V，需选VC < 15V的TVS（如ESD12D090TA的VC为9.5V@8A）。

4. 峰值脉冲电流（IPP）匹配浪涌等级

• 定义：IPP（Peak Pulse Current）是TVS可承受的单次瞬态电流峰值（通常以8/20μs波形测试）。
• 选型原则：
• 端口ESD保护：IPP ≥ 8A（如ESD5D150TA，IPP=10A）。
• 电源防雷：IPP ≥ 100A（如5KP50J系列，IPP=79–329A）。
• 根据应用场景浪涌等级选择：
• 风险：IPP不足会导致TVS烧毁（典型失效模式为短路）。

5. 结电容（Cj）影响信号完整性

• 定义：Cj（Junction Capacitance）是TVS在高频下的寄生电容，对高速信号至关重要。
• 选型原则：
• 高速接口（USB/HDMI）：选Cj < 1pF的超低电容TVS（如ESD5D003TAH）。
• 电源线：Cj影响较小（如SM6S系列Cj≈20–100pF）。

• 案例：千兆以太网需Cj < 3pF（参考《ESD3V3D002SA》）。

6. 单向/双向结构适配电路类型

• 单向TVS：
• 用于直流电路（如电源正极），具有低正向压降。
• 典型型号：ESD7H701TR（单向，VRWM=7V）。
• 双向TVS：
• 用于交流/差分信号（如RS485、CAN总线），对称保护正负瞬变。
• 典型型号：ESD24D300TA（双向，VRWM=±24V）。

7. 封装与布局优化可靠性

• 封装选型：
• 便携设备：选微型封装（如DFN1006-2L、SOD-323）。
• 高功率场景：选SMC/SMA封装（如SMC15J，功率1500W）。
• PCB布局要点：
• TVS尽量靠近被保护端口。
• 接地路径短而宽（降低寄生电感）。
• 汽车电子需符合ISO 16750-2标准（如SM8S66J36B）。

选型总结

1. 确定电路参数：工作电压、信号类型（直流/交流）、速度。
2. 计算需求指标：VRWM、VC、IPP、Cj。
3. 选择单向/双向：根据电路拓扑决定。
4. 匹配封装与标准：按应用环境选封装（如AEC-Q101用于汽车）。

5. 验证钳位能力：确保VC低于被保护器件耐压。

选型后建议通过IEC 61000-4-2（ESD）和IEC 61000-4-5（浪涌）测试验证。

通过系统化选型，TVS二极管可精准抵御电压瞬变，提升系统可靠性，避免“保护器件成隐患”的设计陷阱。