TVS管的功率計(jì)算與選型

咱還是接著聊TVS管。前面講了TVS管的關(guān)鍵參數(shù)，和穩(wěn)壓管的區(qū)別以及TVS管如何選型，常規(guī)的知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)講的差不多了。今天我們就聊點(diǎn)不那么常見，至少你百度上不太容易搜到，但又很重要的知識(shí)點(diǎn)。

一道面試題

照例，先拋出來一道面試題：“選擇多大功率的TVS管才算合適？”。關(guān)于TVS功率的選擇，不曉得之前你考慮過沒。反正我這邊是感覺網(wǎng)上關(guān)于TVS管參數(shù)、選型等文章比較多，但關(guān)于TVS管功率計(jì)算及功率選型的文章比較少。但往往在這些點(diǎn)上更能體現(xiàn)面試者的功力。

TVS的Pppm

研究過TVS規(guī)格書的同學(xué)，對(duì)于上面的曲線一定不陌生。不管是哪個(gè)品牌，規(guī)格書上一定會(huì)詳細(xì)羅列Vrwm、Vbr、Vcl、Ipp等，但還有個(gè)Pppm不曉得你注意過沒有，它在表格中不會(huì)體現(xiàn)，通常是混雜在特性描述或大段的文字說明中。

如下圖，在關(guān)鍵特性表格中不會(huì)出現(xiàn)Pppm；

如下圖，某TVS規(guī)格書的總體概述中隱藏著Pppm：

在另一份TVS規(guī)格書，Pppm則包含在Features中：

Pppm到底是什么？

Pppm：Maximum peak pulse power，最大峰值脈沖功率，說直白些，就是最大瞬態(tài)脈沖功耗。讀過TVS管如何選型的同學(xué)應(yīng)該記得里面有講過峰值脈沖電流Ipp，從名字上看前面相同，兩者有怎樣的關(guān)系呢？

Pppm和Ipp之間有怎樣的關(guān)系？

如下面公式所示：

Vcl就是我們前面文章中提到的鉗位電壓。

10/1000us電流波形

細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)：為什么在上面介紹Pppm時(shí)都會(huì)說明前置條件“ 10/1000us"？

因?yàn)镮pp的數(shù)值是在給定脈沖電流波形下的形成的，而這個(gè)給定脈沖電流通常是10/1000us。因?yàn)镻ppm=VclxIpp，所以Pppm也有波形的前置條件。

又有同學(xué)好奇：10/1000us波形是什么？這里不做具體展開了，簡(jiǎn)單貼一幅圖。

Tr：電流波形從峰值(Ippm)的10%上升至90%所消耗的時(shí)間；

Td：電流波形從開始到波形下降至峰值(Ippm)的一半所消耗的時(shí)間。

10/1000us波形就是Tr=10us，Td=1000us所對(duì)應(yīng)的波形。

如果這篇文章僅把Pppm介紹到這里，有些太浮于表面，不符合硬件微講堂的調(diào)性。我們需要再深入一步。

電流波形變化后，Pppm會(huì)怎樣？

當(dāng)然。前面說了Vppm有前置條件：給定波形10/1000us。如果測(cè)試波形發(fā)生調(diào)整，Vppm數(shù)值也相應(yīng)變化。

如果給定電流波形調(diào)整為8/20us，Pppm會(huì)怎樣？

為了更有說服力，我們以ST的TVS管SMBJ5.0CA為分析對(duì)象。規(guī)格書明確寫明Pppm=600W@10/1000us波形，如下圖所示。

在規(guī)格書中發(fā)現(xiàn)有Ppp-tp的曲線圖，如下圖所示：

不曉得你看過上圖后，是否能夠得出8/20us波形對(duì)應(yīng)的Pppm是多少的答案。如果沒有，請(qǐng)繼續(xù)往下，我們一起分析下這幅圖。

請(qǐng)跟隨我的步伐，從①開始看：

①時(shí)間軸找到1ms，即1000us處，向上對(duì)應(yīng)曲線；

②查看1000us處對(duì)應(yīng)的Pppm為600W；

③明確該600W對(duì)應(yīng)的是10/1000us電流波形；

④時(shí)間軸找到20us，向上對(duì)應(yīng)曲線；

⑤查看20us處對(duì)應(yīng)的Pppm為4000W；

⑥明確該4000W對(duì)應(yīng)的是8/20us電流波形。

注意：橫坐標(biāo)時(shí)間軸是tp，表征脈沖的持續(xù)時(shí)間，相當(dāng)于10/1000us波形中的td，而不是單純的時(shí)間t。

TVS管的功率選型

前面我們研究了結(jié)合Pppm-tp曲線，根據(jù)測(cè)試波形的不同去識(shí)別不同條件下TVS管的功率。下一步我們討論本文最為關(guān)鍵的問題：如何確定我們選擇的TVS管功率是否合適？

搞清楚這個(gè)問題前，我們需要明確前置條件：

①測(cè)試波形是哪個(gè)；

②測(cè)試電壓是多少，計(jì)為Utest；

③測(cè)試發(fā)生器的內(nèi)阻是多少，計(jì)為Rtest。

通過Ut和Rt，我們可以輕松地計(jì)算出實(shí)際電路中最大的測(cè)試電流Itest。

如果要讓TVS管在測(cè)試過程中順利泄放能量(電流)，TVS上需要通過的功率Ptest，約為：

所以，我們需要確保所選的TVS管在該測(cè)試波形下的Pppm要大于Ptest。注意該測(cè)試波形是不是10/1000us波形。如果不是，需要根據(jù)上一小節(jié)的方法做換算Pppm。

總結(jié)

今天要討論的問題差不多了，2000多字，干貨滿滿??！我們來梳理下今天都討論了哪幾個(gè)問題，答案請(qǐng)?jiān)谖恼虏檎摇?/p>

①Pppm到底是什么？

②Pppm和Ipp之間有怎樣的關(guān)系？

③為什么Pppm會(huì)有10/1000us波形的前置條件？

④10/1000us波形是什么？

⑥如果前置條件變化，Pppm會(huì)怎樣？

⑦如何確定我們選擇的TVS管功率是否合適？

以上討論內(nèi)容，都是基于我的理解。如果有哪里不合適的，歡迎留言指正，謝謝！

來源：本文轉(zhuǎn)載自硬件微講堂

審核編輯：湯梓紅