“选择多大功率的TVS管才算合适?”。关于TVS功率的选择,不晓得之前你考虑过没。反正我这边是感觉网上关于TVS管参数、选型等文章比较多,但关于TVS管功率计算及功率选型的文章比较少。但往往在这些点上更能体现面试者的功力。
研究过TVS规格书的同学,对于上面的曲线一定不陌生。不管是哪个品牌,规格书上一定会详细罗列Vrwm、Vbr、Vcl、Ipp等,但还有个Pppm不晓得你注意过没有,它在表格中不会体现,通常是混杂在特性描述或大段的文字说明中。如下图,在关键特性表格中不会出现Pppm: 如下图,某TVS规格书的总体概述中隐藏着Pppm:在另一份TVS规格书,Pppm则包含在Features中:
Pppm到底是什么?
Pppm:Maximum peak pulse power,最大峰值脉冲功率,说直白些,就是最大瞬态脉冲功耗。读过TVS管如何选型的同学应该记得里面有讲过峰值脉冲电流Ipp,从名字上看前面相同,两者有怎样的关系呢?
Pppm和Ipp之间有怎样的关系?
如下面公式所示:
Vcl就是我们前面文章中提到的钳位电压。
10/1000us电流波形
细心的同学会发现:为什么在上面介绍Pppm时都会说明前置条件“ 10/1000us"?
因为Ipp的数值是在给定脉冲电流波形下的形成的,而这个给定脉冲电流通常是10/1000us。因为Pppm=Vcl x Ipp,所以Pppm也有波形的前置条件。
又有同学好奇:10/1000us波形是什么?这里不做具体展开了,简单贴一幅图。
Tr:电流波形从峰值(Ippm)的10%上升至90%所消耗的时间;
Td:电流波形从开始到波形下降至峰值(Ippm)的一半所消耗的时间。
10/1000us波形就是Tr=10us,Td=1000us所对应的波形。
如果这篇文章仅把Pppm介绍到这里,有些太浮于表面。我们需要再深入一步。
电流波形变化后,Pppm会怎样?
当然。前面说了Vppm有前置条件:给定波形10/1000us。如果测试波形发生调整,Vppm数值也相应变化。
如果给定电流波形调整为8/20us,Pppm会怎样?
为了更有说服力,我们以ST的TVS管SMBJ5.0CA为分析对象。规格书明确写明Pppm=600W@10/1000us波形,如下图所示。在规格书中发现有Ppp-tp的曲线图,如下图所示: 不晓得你看过上图后,是否能够得出8/20us波形对应的Pppm是多少的答案。如果没有,请继续往下,我们一起分析下这幅图。
从①开始看:
①时间轴找到1ms,即1000us处,向上对应曲线;
②查看1000us处对应的Pppm为600W;
③明确该600W对应的是10/1000us电流波形;
④时间轴找到20us,向上对应曲线;
⑤查看20us处对应的Pppm为4000W;
⑥明确该4000W对应的是8/20us电流波形。
注意:横坐标时间轴是tp,表征脉冲的持续时间,相当于10/1000us波形中的td,而不是单纯的时间t。
小结:
1.TVS管主要用于防止浪涌等传导类应用,因其寄生电容较大比较适合用于电源类保护;
2.可以按照如下公式进行计算来选型:
● 确定VRWM,假设VRWM=5V;
● VBR≈1.2VRWM≈6;
● VC(max)≈1.4VBR≈8.4V(10/1000us嵌位系数可取1.2);
● Ipp(干扰)=[1000-8.4]/12=82.6A;
Pppm(干扰)=Ipp(干扰)×VC(max)=82.6×8.4≈0.7kW;
考虑到温度降额,干扰形成的Pppm为:最大Pppm(干扰)=0.7/0.8=0.875kW。
● 找到VRWM为5V的TVS规格书,再挑选Pppm大于0.7kW 的型号,尽量选用功率大些。
● 根据选取的TVS型号确认该干扰波形下Ipp是否符合需求。
● 确定TVS在该波形下的VC(max)小于后级被器件或电路的最大承受瞬间安全电压。
● 确定Cj、极性、温度范围和ESD防护能力是否适用。