亦真实亦虚假的TVS钳位电压

一 概览

钳位电压从保护的初衷来看是最重要的参数，因为这决定了它能否将冲击抑制在后端负载可以承受的范围，否则就失去了它的作用。在电路的集成化越来越高的今天，对低钳位电压TVS的诉求也越来越高，所以也出现了很多新的技术，比如SNABACK技术。但是有了这些低钳位的器件还远远不够。作为瞬态抑制器，决定了TVS的抑制对象都有着很快的上升沿（高频），这就不得不考虑寄生参数，比如上升时间为1ns的静电。所以需要得到真正低的钳位电压，一定要配合好的PCB设计。

二 亦真实的钳位电压

所谓真实，是指任何一个TVS我们都可以通过工具的测试和计算得到一个真实的值，这个值可以作为产品规格书上标明的参考参数（如下图TVS特性曲线中VCL） ，这确实只能作为参考，并不能代表你的产品就可以得到它的绝对保护，具体原因后面会说到。不过这个值也是非常重要的，具体的我们可以用它来界定产品类型、认识产品性能、TVS本身的设计研究以及应用选型。

三 亦虚假的钳位电压

所谓虚假主要有两点原因，第一个是基于对这个参数本身的认识。（如上图），我们看到VCL这个参数其实只是整个特性曲线中取得的某一个电流值对应的电压值。也就是只要通过TVS的电流值不超过峰值脉冲电流值Ipp，从IBR到Ipp这个区间，不同的电流值会对应不同的电压值（Rd×I=VCL,Rd一定，I变化，VCL就会变化）。一般规格书会标明1A条件下的VCL，有的会标明IPP下的VCL，也有2A或者3A等。在实际应用中，通过TVS的电流一定是不同的，这就决定了最终所得到的钳位电压会和规格书不一致。而且Ipp也会根据不同的测试波形而变化。比如，静电和浪涌，一个是纳秒级，一个是微秒级。如果用静电来进行测试，TVS的峰值Ipp肯定是更高的，意味着VCL也会更高。

第二个原因是，由于PCB设计的不同会得到差异非常大的VCL。如下图；设AB、CD都为长10mm，宽0.5mm的PCB布线（走线电感约6nH），以静电8KV@IEC61000-4-2（峰值电流为30A，上升时间为1ns）为例，此时由于寄生电感产生的电压为：UL=Lw.dI/dt=6nH×30A/1ns=180V。情况一，保护电路在TVS前端，这种情况较为恶劣，被保护点电压会产生更高的瞬态电压。情况二，是我们常见的方式，只是由于连接TVS的走线电感，导致了较高的瞬态电压。

情况一

情况二

四 结语

由此看出在实际的电路应用中，由于寄生电感的存在，钳位电压必定会高出参考值许多。所以为了得到更好的保护性能，必须将TVS紧挨着测试点，并直接并接在走线上，千万不要用细导线连接，被保护电路要放在TVS后端。

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