TVS（Transient Voltage Suppressor，瞬態(tài)電壓抑制二極管）是電路設(shè)計中用于防護靜電（ESD）、浪涌等瞬態(tài)過壓的核心器件。其選型直接關(guān)系到電路的可靠性與穩(wěn)定性。本文基于芯碩等主流品牌的產(chǎn)品特性，TVS管的主要參數(shù)及選型要點。
一、 TVS管的主要參數(shù)
- 反向截止電壓（VRWM 或 VBR）：這是TVS管正常工作時可承受的最大持續(xù)電壓。選型時必須確保VRWM略高于被保護線路的最大正常工作電壓，以避免誤動作，同時又不能過高以致削弱保護效果。
- 擊穿電壓（VBR）：TVS管開始發(fā)生雪崩擊穿、電流顯著增大的電壓點。通常VBR比VRWM高約10%。
- 最大鉗位電壓（VC或VCL）：當承受規(guī)定峰值脈沖電流（IPP）時，TVS管兩端呈現(xiàn)的最大電壓。這是保護后施加在被保護器件上的實際電壓，必須低于被保護器件的最大耐受電壓。
- 峰值脈沖電流（IPP）：TVS管能夠安全耗散的最大瞬態(tài)脈沖電流。該參數(shù)需根據(jù)可能面臨的浪涌沖擊能量（如IEC 61000-4-5標準）來選擇。
- 額定脈沖功率（PPPM）：基于特定波形（如10/1000μs）下，TVS管能承受的最大瞬態(tài)功率，是VC和IPP的乘積。常見等級有400W、600W、1500W、5000W等。
- 漏電流（IR）：在VRWM電壓下流過的最大電流。對低功耗電路，需選擇IR小的TVS管。
- 結(jié)電容（Cj）：對于高速數(shù)據(jù)線（如USB、HDMI、以太網(wǎng)）的ESD保護，結(jié)電容必須足夠小（通常要求小于1pF甚至0.5pF），以避免信號完整性惡化。
- 響應(yīng)時間：TVS管的響應(yīng)速度極快，通常為皮秒（ps）級，遠快于其他過壓保護器件。
二、 TVS管選型步驟
- 確定被保護信號的性質(zhì)：
- 電壓：確定線路的正常工作電壓（Vop）和最大允許電壓。
- 速度/頻率：高頻信號必須選擇低結(jié)電容型號。
- 接口類型：電源端口、低速數(shù)字IO、高速數(shù)據(jù)線、射頻天線等，保護需求側(cè)重點不同。
- 選擇VRWM：VRWM ≥ 1.1 × Vop（或根據(jù)規(guī)格書建議），確保在正常電壓下完全關(guān)斷。
- 確定鉗位電壓VC：在預(yù)期的最大浪涌電流（IPP）下，VC必須小于被保護芯片或器件的最大耐受電壓（通常為絕對最大額定值）。留有足夠余量。
- 評估浪涌等級與選擇IPP/PPPM：根據(jù)產(chǎn)品需要滿足的浪涌測試標準（如IEC 61000-4-2 for ESD， IEC 61000-4-5 for Lightning/Surge），確定測試等級對應(yīng)的峰值電流，選擇IPP和PPPM滿足或超過該要求的TVS管。
- 考慮封裝與布局：根據(jù)功率和PCB空間選擇合適封裝（如SOD-323、SOT-23、SMA、SMB、SMC等）。TVS管應(yīng)盡可能靠近被保護端口或芯片引腳放置，引線要短，以降低寄生電感，確保最佳保護效果。
- 品牌與型號確認：在滿足上述電氣和物理參數(shù)后，可在芯碩（Semitech）、Littelfuse、ON Semiconductor、ST等主流品牌的產(chǎn)品庫中篩選具體型號，并仔細查閱其數(shù)據(jù)手冊進行最終確認。
三、 針對不同應(yīng)用的選型側(cè)重點
- 電源端口（如DC 12V/24V輸入）：重點關(guān)注PPPM、IPP和VC，通常需要功率較大的SMB/SMC封裝型號。
- 高速數(shù)據(jù)線（USB3.0， HDMI， Ethernet）：首要關(guān)注極低的結(jié)電容（Cj），同時兼顧VRWM和ESD防護等級（如IEC 61000-4-2 Contact ±8kV）。芯碩等廠商提供專門的ESD保護陣列產(chǎn)品。
- 通用IO口：平衡參數(shù)，選擇通用型、性價比高的SOT-23或SOD-323封裝產(chǎn)品。
TVS管的選型是一個系統(tǒng)性的權(quán)衡過程，需在保護水平、信號完整性、成本與布局之間取得最佳平衡。正確理解其核心參數(shù)并遵循科學(xué)的選型流程，是設(shè)計出穩(wěn)健可靠電路的關(guān)鍵一步。
