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TVS管如何选型?

大家好,我是硬件微讲堂。这是在电子星球的第28篇原创文章。为避免错过干货内容,一定记得点赞、收藏、分享哟。加微信hardware_lecture进群沟通交流。

前面两篇文章分别聊了TVS管的几个参数以及和稳压管的区别,这两个在面试中经常会被问到。今天再聊一个命中率更高的问题,不信你往下看。

1、一道面试题

照例,先抛出来一道面试题:“TVS管如何选型?”。这个问题,相信工作3-5年的小伙伴在面试找工作过程中肯定会有遇到过。反正我自己是被问到过,当时怎么回答的已记不清。如果是你,你会给出怎样的答案?思考10秒钟。

另外,在实际开发过程中,也会遇到TVS需要新选型的情况。

2、3种实际情况

先不说在面试中这道题如何回答,在项目开发中,我遇到过如下3种情况:

第①种情况:以前图纸上(TVS)使用什么型号,我也使用什么型号。

这种属于照抄照搬,拿来主义,不求甚解。我大概率能想到:假如因为照搬前人图纸出问题,他很可能会说不是他的责任,是前面的人设计错误。

第②种情况:问同事,同事告诉我TVS选哪个型号,我就用哪个型号。

这种属于抱大腿。如果抱的是真大腿,那算幸运;如果抱的是小胳膊,那估计就踩坑了。毕竟自己没有区分能力。

第③种情况:把需求发给供应商或者代理。他们推荐我使用哪个型号,我就用哪个型号。 

这种属于甩锅。把本来该自己解决的问题,甩给了供应商。当然供应商为了推自己的物料,很乐意接这种任务。供应商很期望对接的研发属于这种。此时供应商推的物料是基于自身角度出发,而对项目而言未必是最优的。

这3种情况我都实际遇到过。虽然最终也没有发生问题,但我认为这3种情况都是不可取的做法,总感觉把主动权拱手他人,任人摆布。

3、评估5个要素

再回到本文讨论的面试题:TVS管该如何选型?其实这道题还是考察答题者对TVS的关键参数的理解是否透彻,是否清楚这些参数分别决定了哪些方面。

我们也无需纠结,搞不清哪些是关键因数我们就直接找一个规格书进行讨论。

第①要素是Vrwm,这个是给我们明确TVS的最大反向工作电压,前面有文章说明过,这里不做展开。需要保证被保护信号的工作电压略小于Vrwm

定量估算略小于,可以简单理解为:Vrwm=信号工作电压x(1.1~1.2倍系数)。

第②要素是Vcl,这个是帮助我们判断TVS管的钳位电压是否能和后级电路适配。前面文章也已说明,不展开。需要保证Vcl不超过后级电路的最高承受电压

定量估算:不超过,可以简单理解为:Vcl<Vmax(后级电路的最高承受电压)。

有小伙伴会问,为啥没说Vbr。这是因为我们在选型时更关注的是TVS击穿是的钳位电压,而不是什么时候发生反向击穿。

第③要素是Ipp,峰值脉冲电流,这个用于判断TVS对外部脉冲能量的耐受程度,越大越好。特别是在产品测试中有要求通过浪涌测试(IEC61000-4-5)时,尤其要关注这个参数。

定量估算:Pppm=VclxIpp,需要大于电路中可能出现的浪涌能量。

第④要素是结电容Cin,这个是帮忙我们判断TVS对信号完整性及特性阻抗的影响这里要特别说明下。特别是高速信号上,通常会对链路上的电容有定量要求。

定量估算:Cin<被保护电路的特定信号的结电容要求

如下图,SerDes链路中经常用到的GMSL2,就明确要求外挂的TVS管结电容需要小于0.5pf!如果结电容过大,会直接影响信号完整性。

最后可以再考虑下第⑤个要素:器件封装。越小越好,节省PCB空间,但同时功率可能会相应减小,这个需要综合考虑。

综上所述,我们可以按照如下顺序进行选型评估:Vrwm-->Vcl-->Ipp-->Cin-->封装

4、总  结

今天讨论的内容先到这里,简单总结下:TVS管如何选型?

①3种不可取但又实际存在的情况:照搬/抱大腿/甩锅。

②按照如下顺序进行选型评估:Vrwm-->Vcl-->Ipp-->Cin-->封装。

(a)Vrwm。明确了下TVS反向工作电压,需要保证被保护信号的工作电压略小于Vrwm;

(b)Vcl,用于判断TVS管的钳位电压是否能和后级适配。需要保证Vcl不超过后级电路的最高承受电压。

(c)Ipp,用于判断TVS对外部脉冲能量的耐受程度;Pppm需要大于电路中可能出现的浪涌能量。

(d)Cin,用于判断TVS对信号完整性及特性阻抗的影响;需要保证不超过被保护电路的特定信号的结电容要求;

(e)封装,结合实际情况确定。

怎么样?一个简短的问题,给出的回答可浅可深。我的助攻只能到这里,能否晋升到陆地神仙境一剑开天门,就看你的造化了!

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