TVS 二极管选型:钳位电压、极性与端口防护设计
防护器件选型逻辑
TVS 选型三步:① standoff 电压 ≥ 被保护电路最高工作电压(保证正常不导通);② 钳位电压 ≤ 后级器件耐压(保证浪涌时不被击穿损坏);③ 峰值功率 ≥ 浪涌能量(IEC 61000-4-5 等标准下的 10/700μs 脉冲)。三者构成选型三角,缺一个都不行。
单向还是双向
电源端口(单极性电压)用单向 TVS;信号线(交流、差分、双向逻辑)用双向 TVS(两个反向并联结构)。差分对可考虑共模/差分一体化 ESD 阵列,减少占板空间。USB/Type-C 端口建议用专门的多通道 ESD 阵列(含 CCM 耦合模式防护)。
功率与封装
TVS 峰值功率从 600W(SMA/DO-214AA)到数 kW(DO-214AB 大功率、功率型 TVS)。小信号 ESD 用 0402/0603 贴片(低结电容,注意数据线的电容预算)。功率型 TVS 注意反向漏电流:高压小电流场景漏电流可能影响功耗与精度。
端口防护设计要点
① TVS 尽量靠近端口,接地路径短而宽(地平面过孔密集);② 钳位路径上避免大阻抗元件(电感会抬升钳位电压);③ 多级防护:前端大功率泄放 + 后端精细钳位;④ 浪涌测试按 IEC 61000-4-5(1kV/2kV 组合波)验证。力特/君耀/立昌/聚鼎/维安均有完整 TVS 产品线,信和达代理。
常见问题
5V 电源口选什么 TVS?
standoff ≥5.5V、钳位 ≤ 后级 LDO 耐压(如 7~9V)、按浪涌等级选 600W 以上(SMA/DO-214AA),如 SMF 系列 5.0A/5.5A。直流单极性用单向。
TVS 的结电容影响什么?
数据线上的 TVS 结电容会与线路构成低通,影响高速信号(USB3/以太网)眼图。高速线选低电容型(<0.5pF 级)或专用 ESD 阵列。
ESD 和浪涌是同一个器件吗?
不是。ESD(IEC 61000-4-2,kV 级纳秒脉冲)用 ESD 二极管;传导浪涌(IEC 61000-4-5,1kV/2kV 10/700μs)用 TVS 或压敏电阻。端口通常需要两者组合。
TVS 反向漏电流多大?
常规 TVS 漏电流 nA~μA 级(25℃),高温下增大;精密电路(μA 级偏置)需选低漏型或提高 standoff 裕量。
怎么验证防护设计有效?
按标准做浪涌/ESD 注入测试:记录钳位波形、后级器件应力、失效裕量;同时做长期老化后复测(防护器件退化会抬高钳位电压)。