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概述
电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷击干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护器件TVS的出现使瞬态干扰得到了有效抑制TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR） 或称瞬变电压抑制二极管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（{zg}达1*１0-12秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。
TVS的特性及其参数（参数表见附表）
1.TVS的特性
如果用图示仪观察TVS的特性，就可得到图1中左图所示的波形。如果单就这个曲线 来看,TVS管和普通稳压管的击穿特性没有什么区别，为典型的PN结雪崩器件。但这条曲线只反映了TVS特性的一个部分，还必须补充右图所示的特性曲线，才能反映TVS的全部特性。这是在双踪示波器上观察到的TVS管承受大电流冲击时的电流及电压波形。图中曲线1是TVS管中的电流波形，它表示流过TVS管的电流由1mA突然上升到峰值，然后按指数规律下降，造成这种电流冲击的原因可能是雷击、过压等。曲线2是TVS管两端电压的波形，它表示TVS中的电流突然上升时，TVS两端电压也随之上升，但{zd0}只上升到VC值，这个值比击穿电压VBR略大，从而对后面的电路元件起到保护作用。
2、TVS的参数
TVS在电路中和稳压管一样，是反向使用的，图2所示为单向TVS的工作曲线图。
各参数说明如下：
A.击穿电压（VBR）：TVS在此时阻抗骤然降低，处于雪崩击穿状态。
B.测试电流（IT）：TVS的击穿电压VBR在此电流下测量而得。一般情况下IT取１MA。
C.反向变位电压（VRWM）：TVS的{zd0}额定直流工作电压,当TVS两端电压继续上升，TVS将处于高阻状态。此参数也可被认为是所保护电路的工作电压。
D.{zd0}反向漏电流（IR）：在工作电压下测得的流过TVS的{zd0}电流。
E.{zd0}峰值脉冲电流（IPP）：TVS允许流过的{zd0}浪涌电流，它反映了TVS的浪涌抑制能力。
F.{zd0}箝位电压（VC）：当TVS管承受瞬态高能量冲击时，管子中流过大电流，峰值为IPP，端电压由VRWM值上升到VC值就不再上升了，从而实现了保护作用。浪涌过后，随时间IPP以指数形式衰减，当衰减到一定值后，TVS两端电压由VC开始下降,恢复原来状态。{zd0}箝位电压VC与击穿电压VBR之比称箝位因子Cf，表示为Cf= VC /VBR，一般箝位因子仅为1.2～1.4。
G.峰值脉冲功率(PP)：PP按峰值脉冲功率的不同TVS分为四种，有500Ｗ、600Ｗ、1500Ｗ和5000Ｗ。
{zd0}峰值脉冲功率：{zd0}峰值脉冲功率为：PN=VC·IPP。显然，{zd0}峰值脉冲功率愈大,TVS所能承受的峰值脉冲电流IPP愈大；另一方面，额定峰值脉冲功率PP确定以后，所TVS能承受的峰值脉冲电流IPP，随着{zd0}箝位电压VC的降低而增加。TVS{zd0}允许脉冲功率除了和峰值脉冲电流和箝位电压有关外，还和脉冲波形、脉冲持续时间和环境温度有关。
对于几种不同的脉冲波形PN=K·VC·IPP,其中K为功率因数，图3给出了几种典型脉冲波形的K值。
图4所示为{zd0}允许脉冲功率和脉冲时间的关系曲线。图中描绘了500W和1.5KW系列TVS的{zd0}允许脉冲功率随脉冲持续时间增加的降额曲线,典型的脉冲时间为1ms。500W和1.5KW即为脉冲持续时间为1ms时的{zd0}允许脉冲功率。
图5所示为{zd0}允许脉冲功率随环境温度增高的降额曲线，曲线表明，环境温度超过25℃,{zd0}允许脉冲功率呈线性下降：在150℃时，脉冲功率为零。
TVS所能承受的瞬时脉冲峰值可达数百安培，其箝位响应时间仅为1*10-12 秒；TVS所允许的正向浪涌电流,在25℃,1/120秒的条件下,也可达50-200安培。一般地说,TVS所能承受的瞬时脉冲是不重复的脉冲。而实际应用中，电路里可能出现重复性脉冲。
TVS器件规定,脉冲重复率比(脉冲持续时间和间歇时间之比)为0.01%。如不符合这一条件，脉冲功率的积累有可能使TVS烧毁。电路设计人员应注意这一点。TVS的工作是可靠的，即使长期承受不重复性大脉冲的高能量的冲击，也不会出现"老化"问题。试验证明，TVS安全工作于10000次脉冲后,其{zd0}允许脉冲功率仍为原值的80％以上。
TVS的分类
TVS管按功率分类，可分为500W、600W、1500W及5000W。也可按极性分类。按极性分为单极性及双极性两种。双极性尾标中缀以C。按TVS管VBR的值对标称值的离,散程度,可以把TVS分为两类，即离散程度为±5%和±10%的，离散程度为±5%的,型号中尾标缀以A，如SA5.0 CA。
TVS的应用
TVS主要用于对电路元件进行快速过电压保护。它能"吸收"功率高达数千瓦的浪涌信号。TVS具有体积小、功率大、响应快、无噪声、价格低等诸多优点,它的应用十分广泛，如:家用电器；电子仪器；仪表；精密设备；计算机系统；通讯设备;RS232、485及 CAN等通讯端口；ISDN的保护；I/O端口；IC电路保护；音、视频输入；交、直流电源；电机、继电器噪声的抑制等各个领域。它可以有效地对雷电、负载开关等人为操作错误引起的过电压冲击起保护作用，下面是几个TVS在电路应用中的典型例子。
TVS用于交流电路：见图６，这是一个双向TVS在交流电路中的应用,可以保护整流桥及负载中所有的元器件。图7所示为用单向TVS并联于整流管旁侧以保护整流管不被瞬时脉冲击穿。图8中TVS1是一只双向TVS管，它正负两个方向均可"吸收"瞬时大脉冲,把电路电压箝制到预定水平。这类双向TVS用于交流电路是极方便的。它可以保护变压器以后的所有电路元件。由于加上TVS1,电路保险丝容量要加大。TVS2也是一只双向 TVS管，它可以对桥式整流器及以后的电路元件实行过电压保护。它的Vb值及VC值应与变压器副边输出电压相适应。TVS3是一只单向TVS管，因为加在它上面的电压是已整 流后的流电直压,TVS3 只保护负载不受过电压冲击，电路中可以根据需要使用三个TVS 管中的一只或几只。
TVS和其它浪涌保护元件的比较
现在国内不少需要进行浪涌保护的设备上使用的是压敏电阻，TVS与压敏电阻这种金
属氧化物变阻器相比具有极其优越的性能。下面列表进行比较。
关键参数或极限值 TVS 电阻器
反应速度 １０-12 秒 50*10E－９秒
是否会老化 否 是
{zg}使用温度 175 115
元件极性 单极性与双极性 单极性
反向漏电典型值 5uA 200 uA
箝位因子（VC/BV） ≯1.5 {zd0}可达7-8
封装性质 密封不透气 透气
价格 贵 便宜
TVS的选用
选用TVS的步骤如下：
1.确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电，应计算出{zd0}值，即用有效值*1.414。
2.TVS的反向变位电压即工作电压（VRWM）--选择TVS的VRWM等于或大于上述步骤1所规定的操作电压。这就保证了在正常工作条件下TVS吸收的电流可忽略不计,如果步骤1所规定的电压高于TVS的VRWM ,TVS将吸收大量的漏电流而处于雪崩击穿状态，从而影响电路的工作。
3.{zd0}峰值脉冲功率：确定电路的干扰脉冲情况,根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间,确定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率。
4.所选TVS的{zd0}箝位电压（VC）应低于被保护电路所允许的{zd0}承受电压。
5.单极性还是双极性-常常会出现这样的误解即双向TVS用来抑制反向浪涌脉冲，其实并非如此。双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。TVS有时也用于减少电容。如果电路只有正向电平信号，那麽单向TVS就足够了。TVS操作方式如下：正向浪涌时,TVS处于反向雪崩击穿状态；反向浪涌时，TVS类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量。在低电容电路里情况就不是这样了。应选用双向TVS以保护电路中的低电容器件免受反向浪涌的损害。
6.如果知道比较准确的浪涌电流IPP，那么可以利用VC来确定其功率，如果无法确定功率的概范围，一般来说，选择功率大一些比较好。
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快恢复二极管(FRD)、超快恢复二极管（SRD）
快恢复二极管FRD（Fast Recovery Diode）是近年来问世的新型半导体器件，具有开关特性好，反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管SRD（Superfast Recovery Diode），则是在快恢复二极管基础上发展而成的，其反向恢复时间trr值已接近于肖特基二极管的指标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器（PWM）、不间断电源（UPS）、交流电动机变频调速（VVVF）、高频加热等装置中，作高频、大电流的续流二极管或整流管，是极有发展前途的电力、电子半导体器件。
1．性能特点
（1）反向恢复时间
反向恢复时间tr的定义是：电流通过零点由正向转换到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。反向恢复电流的波形如图1所示。IF为正向电流，IRM为{zd0}反向恢复电流。Irr为反向恢复电流，通常规定Irr=0.1IRM。当t≤t0时，正向电流I=IF。当t＞t0时，由于整流器件上的正向电压突然变成反向电压，因此正向电流迅速降低，在t=t1时刻，I=0。然后整流器件上流过反向电流IR，并且IR逐渐增大；在t=t2时刻达到{zd0}反向恢复电流IRM值。此后受正向电压的作用，反向电流逐渐减小，并在t=t3时刻达到规定值Irr。从t2到t3的反向恢复过程与电容器放电过程有相似之处。
（2）快恢复、超快恢复二极管的结构特点
快恢复二极管的内部结构与普通二极管不同，它是在P型、N型硅材料中间增加了基区I，构成P-I-N硅片。由于基区很薄，反向恢复电荷很小，不仅大大减小了trr值，还降低了瞬态正向压降，使管子能承受很高的反向工作电压。快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向压降约为0.6V，正向电流是几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复二极管的反向恢复电荷进一步减小，使其trr可低至几十纳秒。
20A以下的快恢复及超快恢复二极管大多采用TO-220封装形式。从内部结构看，可分成单管、对管（亦称双管）两种。对管内部包含两只快恢复二极管，根据两只二极管接法的不同，又有共阴对管、共阳对管之分。图2(a)是C 20-04型快恢复二极管（单管）的外形及内部结构。(b)图和(c)图分别是C92-02型（共阴对管）、MUR1680A型（共阳对管）超快恢复二极管的外形与构造。它们均采用TO-220塑料封装，主要技术指标见表1。
几十安的快恢复二极管一般采用TO-3P金属壳封装。更大容量（几百安～几千安）的管子则采用螺栓型或平板型封装形式。
2．检测方法
（1）测量反向恢复时间
测量电路如图3。由直流电流源供规定的IF，脉冲发生器经过隔直电容器C加脉冲信号，利用电子示波器观察到的trr值，即是从I=0的时刻到IR=Irr时刻所经历的时间。
设器件内部的反向恢电荷为Qrr，有关系式
trr≈2Qrr/IRM (5.3.1)
由式(5.3.1)可知，当IRM 为一定时，反向恢复电荷愈小，反向恢复时间就愈短。
（2）常规检测方法
在业余条件下，利用万用表能检测快恢复、超快恢复二极管的单向导电性，以及内部有无开路、短路故障，并能测出正向导通压降。若配以兆欧表，还能测量反向击穿电压。
实例：测量一只C90-02超快恢复二极管，其主要参数为：trr=35ns，Id=5A，IFSM=50A，VRM=700V。外型同图(a)。将500型万用表拨至R×1档，读出正向电阻为6.4Ω，n′=19.5格；反向电阻则为无穷大。进一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。证明管子是好的。
注意事项：
（1）有些单管，共三个引脚，中间的为空脚，一般在出厂时剪掉，但也有不剪的。
（2）若对管中有一只管子损坏，则可作为单管使用。
（3）测正向导通压降时，必须使用R×1档。若用R×1k档，因测试电流太小，远低于管子的正常工作电流，故测出的VF值将明显偏低。在上面例子中，如果选择R×1k档测量，正向电阻就等于2.2kΩ，此时n′=9格。由此计算出的VF值仅0.27V，远低于正常值(0.6V)。
{dy}章 TVS器件的特点、电特性和主要电参数
一、 TVS器件的特点
瞬态（瞬变）电压抑制二级管简称TVS器件，在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很
低的导通值，允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。TVS能承受的瞬时脉冲功
率可达上千瓦，其箝位响应时间仅为1ps（10-12S）。TVS允许的正向浪涌电流在TA＝250C，T＝10ms条件下，可达50～200A 。
双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平，双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路。
二、 TVS器件的电特性
1、单向TVS的V-I特性
如图1-1所示，单向TVS的正向特性与普通稳压二极管相同，反向击穿拐点近似“直角”为硬击穿，为典型的PN结雪崩器件。从击穿点到
VC值所对应的曲线段表明，当有瞬时过压脉冲时，器件的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值，并保持在这一水平上。
2、双向TVS的V-I特性
如图1-2所示，双向TVS的V-I特性曲线如同两只单向TVS“背靠背”组合，其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性，正反两
面击穿电压的对称关系为：0.9≤V(BR)(正)/V（BR）(反)≤1.1，一旦加在它两端的干扰电压超过箝位电压VC就会立刻被抑制掉，双向TVS在交
流回路应用十分方便。
三、TVS器件的主要电参数
1、 击穿电压V(BR)
器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流I(BR)下，测得器件两端的电压称为击穿电压，在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。
2、 {zd0}反向脉冲峰值电流IPP
在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允许通过的{zd0}脉冲峰值电流。IPP与{zd0}箝位电压VC(MAX)的乘积，就是瞬态脉冲功率的{zd0}
值。
使用时应正确选取TVS，使额定瞬态脉冲功率PPR大于被保护器件或线路可能出现的{zd0}瞬态浪涌功率。
图1-3表明当瞬时脉冲峰值电流出现时，TVS被击穿，并由击穿电压值上升至{zd0}箝位电压值，随着脉冲电流呈指数下降，箝位电压亦下
降，恢复到原来状态。因此，TVS能抑制可能出现的脉冲功率的冲击，从而有效地保护电子线路。
峰值电流波形
A、正弦半波 B、矩形波
C 、标准波（指数波形） D、三角波
TVS峰值电流的试验波形采用标准波（指数波形），由TR/TP决定。
峰值电流上升时间TR:电流从0.1IPP开始达到0.9IPP的时间。
半峰值电流时间TP：电流从零开始通过{zd0}峰值后，下降到0.5IPP值的时间。
其波形如图1-4所示。
下面列出典型试验波形的TR/TP值：
A、EMP波（图1-5）：10ns /1000ns B、闪电波：8μs /20μs C、标准波：10μs /1000μs
3、 {zd0}反向工作电压VRWM（或变位电压）
器件反向工作时，在规定的IR下，器件两端的电压值称为{zd0}反向工作电压VRWM。通常VRWM=（0.8~0.9）V(BR)。在这个电压下，器件的
功率消耗很小。使用时，应使VRWM不低于被保护器件或线路的正常工作电压。
4、 {zd0}箝位电压VC(max )
在脉冲峰值电流Ipp 作用下器件两端的{zd0}电压值称为{zd0}
箝位电压。使用时，应使VC(max )不高于被保护器件的{zd0}允许安全电压。{zd0}箝位电压与击穿电压之比称为箝为系数。
即：箝位系数=VC(max )/V(BR)
一般箝位系数为1.3左右。
{zd0}箝位电压VC(max )的测试方法见4.4。
5、 反向脉冲峰值功率PPR
TVS的PPR取决于脉冲峰值电流IPP和{zd0}箝位电压VC(max )，除此以外，还和脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关。
当脉冲时间Tp 一定时，PPR=K1?????
?K2?VC(max )?Ipp
式中K1为功率系数，K2为功率的温度系数。
典型的脉冲持续时间tp 为1MS，当施加到瞬态电压抑制二极管上的脉冲时间tp 比标准脉冲时间短时，其脉冲峰值功率将随tp 的缩短而增加。
图1-8给出了PPR 与tp的关系曲线。TVS的反向脉冲峰值功率PPR与经受浪涌的脉冲波形有关，用功率系数K1表示，各种浪涌波形的K1值如表1
所示。
E=∫i(t)?V(t)dt
式中：i(t)为脉冲电流波形，V(t) 为箝位电压波形。
这个额定能量值在极短的时间内对TVS是不可重复施加的。但是，在实际的应用中，浪涌通常是重复地出现，在这种情况下，即使单个的
脉冲能量比TVS器件可承受的脉冲能量要小得多，但若重复施加，这些单个的脉冲能量积累起来，在某些情况下，也会超过TVS器件可承受
的脉冲能量。因此，电路设计必须在这点上认真考虑和选用TVS器件，使其在规定的间隔时间内，重复施加脉冲能量的累积不至超过TVS器
件的脉冲能量额定值。
6、 电容CPP
TVS的电容由硅片的面积和偏置电压来决定，电容在零偏情况下，随偏置电压的增加，该电容值呈下降趋势。电容的大小会影响TVS器件的
响应时间。
7、 漏电流IR
当{zd0}反向工作电压施加到TVS上时，TVS管有一个漏电流IR，当TVS用于高阻抗电路时，这个漏电流是一个重要的参数。
第二章 TVS选用原则
在选用TVS时，必须考虑电路的具体条件，一般应遵循以下原则：
一、 大箝位电压VC（MAX）不大于电路的{zd0}允许安全电压。
二、 {zd0}反向工作电压（变位电压）VRWM不低于电路的{zd0}工作电压，一般可以选VRWM等于或略高于电路{zd0}工作电压。
三、 额定的{zd0}脉冲功率，必须大于电路中出现的{zd0}瞬态浪涌功率。
下面是TVS在电路应用中的典型例子：
TVS用于交流电路：见图2-1，这是一个双向TVS在交流电路中的应用，可以有效地抑制电网带来的过载脉冲，从而起到保护整流桥及负载
中所有元器件的作用。TVS的箝位电压不大于电路的{zd0}允许电压。图2-2所示，是用单向TVS并联于整流管旁侧，以保护整流管不被瞬时
脉冲击穿，选用TVS必须是和整流管相匹配。图2-3所示电路中，单向TVS1和TVS2反接并联于电源变压器输出端或选用一个双向TVS，用以
保护整流电路及负载中的元器件。TVS3保护整流以后的线路元件，如电源变压器输出端电压为36伏时一般TVS1和TVS2的工作电压VR应根
据36× 来选择，其它参数依据电路中的具体条件而下。
TVS用于直流电路，图2-4所示TVS并联于输出端，可有效地保护控制系统。TVS的反向工作电压应等于或略高于直流供电电压，其它参数
根据电路的具体条件而定。图2-5所示为两个单向TVS连接在电源线路中，用以防止直流电源反接或电源通、断时产生的瞬时脉冲使集成电
路损坏。当电路连接有感性负载，如电机、断电器线圈、螺线管时，会产生很高的瞬时脉冲电压，图2-6中的TVS可以保护晶体管及逻辑电
路，从而省去了较复杂的电阻/电容保护网络。图2-7电路中TVS起保护和电压限制的作用。
直流电中选用举例：
整机直流工作电压12V，{zd0}允许安全电压25V（峰值），浪涌源的阻抗50MΩ，其干扰波形为方波，TP=1MS，{zd0}峰值电流50A。
选择：1、先从工作电压12V选取{zd0}反向工作电压VRWM为13V，则击穿电压
V（BR）= =15.3V；
2、从击穿电压值选取{zd0}箝位电压VC（MAX）=1.30×V(BR)=19.89V，取
VC=20V；
3、再从箝位电压VC和最在峰值电流IP计算出方波脉冲功率：
PPR=VC×IP=20×50=1000W
4、计算折合为TP=1MS指数波的峰值功率，折合系数K1=1.4，
PPR=1000W÷1.4=715W
从手册中可查到1N6147A其中PPR=1500W，变位电压VRWM=12.2V，击穿电压V（BR）=15.2V，{zd0}箝位电压VC=22.3V，{zd0}浪涌电流
IP=67.3A。可满足上述设计要求，而且留有一倍的余量，不论方波还是指数波都适用。
交流电路应用举例：
直流线路采用单向瞬变电压抑制二极管，交流则必须采用双向瞬变电压抑制二极管。交流是电网电压，这里产生的瞬变电压是随机的，有
时还遇到雷击（雷电感应产生的瞬变电压）所以很难定量估算出瞬时脉冲功率PPR。但是对{zd0}反向工作电压必须有正确的选取。一般原则
是交流电压乘1.4倍来选取TVS管的{zd0}反向工作电压。直流电压则按1.1—1.2倍来选取TVS管的最在反向工作电压VRWM。
图2-8给出了一个微机电源采用TVS作线路保护的原理图，由图可见：
1、 在进线的220V~处加TVS管抑制220V~交流电网中尖峰干扰。
2、 在变压器进线加上干扰滤波器，滤除小尖峰干扰。
3、 在变压输出端V~=20V处又加上TVS管，再一次抑制干扰。
4、 到了直流10V输出时还加上TVS管抑制干扰。
其中：双向TVS管D1的VRWM=220V~×1.4=308V左右
双向TVS管D2的VRWM=20V~×1.4=28V左右
单向TVS管D3的VRWM=10V~×1.2=12V左右
经过如上四次抑制，变成所谓的“净化电源”，还可以加上其它措施，更有效地抑制干扰，防止干扰进入计算机的CPU及存贮器中，从而
提高微机系统的应用可靠性。
从失效统计概率可知：微机系统产生100次故障，其中90次来自电源，10次是微机本身，可见电源的可靠性最重要，要提高整机可靠性，首
先应提高电源的可靠性。
第三章 TVS应用实例
TVS在美国应用十分广泛，特别是在军事电子装备中非常重视，美国军标不但出牌了不少TVS器件的标准，同时在线路应用方面也有军标，
如MIL-HDBK-978B《宇航用电子元器件手册》中第4.8节为“双极型瞬变电压抑制器”，文中列出不少TVS的应用实例。MIL-HDBK-338B
《电子设备可靠性手册》中第7.4.4节为“瞬态和过应力保护”，文中也谈到了TVS的应用。
TVS在国内的应用，正处于推广应用的阶段，为了加深电路设计人员对TVS的认识，提高国产整机的可靠性，现将上述两个美国军标中译出
的部分资料整理成文，推荐给广大电路设计人员参考使用。
一、 TVS在微机中的应用实例
图3-1是一个典型的微机系统，通过电源线、输入线、输出线进入的各种干扰或瞬变电压，可能使微机误动作出故障，特别是来自开关电
源，微机近旁的电动机的开与关、交流电源电压的浪涌和瞬变、静电放电等场合都可能使系统产生误动作，严重时还可能损坏器件。将瞬
变电压抑制二极管接到微机的电源线输入和输出线上，可防止瞬变电压进入“微机”总线，加强微机对外界干扰的抵抗能力，保证微机正
常工作，提高其应用可靠性。由图1可以看出，使用TVS管的量是很多的。
二、 TVS管保护开关电源实例
对开关电源设计师来讲，必须对影响开头电源的三种瞬变类型进行保护：
1、 由负载变化引起的瞬变电压（电感负载）；
2、 由电源线引入的瞬变电压；
3、 由开关电源内部发生的瞬变电压。
由于电源中需要保护的典型元器件有：
1、 高反压开关晶体管（VMOS管）
2、 高压整流器（高压流整流二极管）
3、 输出整流器（输出大电流整流二极管）
4、 内部控制电路（脉宽调制器等）
图3-2是典型开关电源中应用TVS的实例，由图可见共有八个TVS管，各自保护自已的对象，当然八个TVS管的特性也不同，从“击穿电
压”、“{zd0}脉冲峰值功率”、“脉冲峰值电流”到“箝位电压”等都有区别。图3是美国HP公司某仪器使用的开关电源，从图中可以看
到该电源中所有瞬变电压抑制二极管的数量及情况。
由图1、2、3可以看出，国外应用TVS是非常普遍的，而且数量也是很多的，可见TVS对提高整机应用可靠性是至关重要的。
三、 TVS保护直流稳压电源实例
图3-4是一个直流稳压电源，并有扩大电流输出的晶体管，在其稳压输出端加上瞬变电压抑制二极管，可以保护使用该电源的仪器设备，同
时还可以吸收电路中晶体管的集电极到发射极间的峰值电压，保护晶体管。建设在每个稳压源输出端增加一个TVS管，可大幅度提高整机
应用可靠性。
四、 TVS保护晶体管实例
各种瞬变电压能使晶体管EB结或CE结击穿而损坏，特别是晶体管集电极有电感性（线圈、变压器、电动机）负载时，会产生高压反电势，
往往使晶体管损坏。建设采用TVS管作为保护器。图3-5为TVS保护晶体管的四种实例。
五、 TVS保护集成电路实例
由于集成电路集成度越来越高，其耐压越来越低，容易受到瞬变电压的冲击而损坏，必须采取保护措施。例如CMOS电路在其输入端及输
出端都有保护网路，为了更可靠起见，在各整机对外接口处还增加各种保护网络。图6中介绍了TTL及CMOS器件的有关保护措施。
六、 TVS保护可控硅实例
可控硅可能误触发导致误动作，可控硅控制极电流不能太大，电压不能过高，必须采用各种保护措施。
七、 TVS保护继电器实例
继电器有驱动线圈，当用大功率晶体管驱动时，应采取保护措施，如图5所示。有时也采用图8所示方法来抑制线圈中的高压反电势保护晶
体管，哪个方案更好应根据实际情况决定。图中二极管允许的电源应比晶体管的工作电流大一倍左右，例如继电器线圈的{zd0}电流IA，则
二极管额定电流选2-3A左右，耐压则应大于电源电压的2倍左右，例如电源电压27V，则二极管耐压应为60V以上。
继电器的触点往往用大电流去开关电动机等大电流电感负载，而电感在开关时有很高的反电势，而且有较大的能量，往往把触点烧坏或击
穿产生电弧等，必须对触点采取保护，抑制电弧的产生，以保护继电器。但是这种电弧产生的浪涌电流很大，过去采用电容或者用电容串
联电阻、二极管、二极管串联电阻等抑制方案，现在采用瞬变电压抑制二极管方案效果更好。
另外，MIL-HDBK-978推荐另一种在触点两端加上TVS管的保护措施见图10。
美国军标举例说明TVS管的选取方法：
已知：TVS管的箝位电压VC，负载电感L和电阻RL
计算：由图3-10可见：{zd0}峰值电流IP =
{zd0}脉冲峰值功率PPR = IP × VC
脉冲时间TP = = =
瞬变电压抑制二极管的脉冲峰值功率与持续时间有一定关系见图3-11，否则会烧坏TVS管。
八、 TVS保护集成运放
集成运放对外界电应力非常敏感，在使用运放的过程中，如果因操作失误或采取了不正常的工作条件，出现了过大的电压或电流，特别是
浪涌和静电脉冲，就很容易使运放受损或换效。
图3-12所示在运放差模输入端采取的过压损伤保护方法。
如图所示的积分电路中，如果电容充放电到高电位，然后切断电源电压，就会在输入端产生瞬态电压，交出现大的放电电流，导致运放受
损。如果电容值较大（如大于0.1μF），这种效应将会十分显著。
如图采用简单的保护电路，就能有效地防止差模电压过大，导致运放内部的电路失效。
九、 TVS抑制电磁脉冲干扰实例
美国哈里期公司对电子元器件抗辐射的论文中，谈及核爆炸引发强大的电磁脉冲，这种电脉冲在导线中引起感应电压，如果感应电压超过
器件的击穿电压，就可能使元器件击穿失效，特别长线传输时，更能感应而产生较高的电压。
用瞬变电压抑制二极管并联在信号线及电源线上，可以吸收电磁脉冲引起的感应电压，保证系统的可靠性，避免辐射损坏元器件。
十、 用TVS防止感应雷电损坏微机系统实例
广州深圳海关计算机中上瞬变电压抑制器，提高了应用可靠性，受到用户好评。
南方打雷很多，雷电感应电压常常把计算机网中的部分计算机的集成电路击穿。每年有不少联网计算机因雷击而损坏，原因是分机与主机
这间有200米以上的电缆，电缆中因雷电感应产生瞬态高压把计算机中的元器件击穿而损坏，产生较大的损失，在微机中加装很多瞬变电压
抑制二级管后不再损坏。实践说明瞬变电压抑制二极管很实用，能提高整机应用可靠性，会产生较大的经济效益。
还有很多应用，例如对VMOS大功率三极管，在栅极与源机之间中上瞬变电压抑制二极管，可以防止栅极击穿（见图3-13）提高VMOS功率
管的应用可靠性。 | | |
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