TVS管的功率計算與選型

咱還是接著聊TVS管。前面講了TVS管的關鍵參數，和穩壓管的區別以及TVS管如何選型，常規的知識點已經講的差不多了。今天我們就聊點不那么常見，至少你百度上不太容易搜到，但又很重要的知識點。

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上關于TVS管參數、選型等文章比較多，但關于TVS管功率計算及功率選型的文章比較少。但往往在這些點上更能體現面試者的功力。

TVS的Pppm

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

如下圖，在關鍵特性表格中不會出現Pppm；

如下圖，某TVS規格書的總體概述中隱藏著Pppm：

在另一份TVS規格書，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，就是最大瞬態脈沖功耗。讀過TVS管如何選型的同學應該記得里面有講過峰值脈沖電流Ipp，從名字上看前面相同，兩者有怎樣的關系呢？

Pppm和Ipp之間有怎樣的關系？

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

細心的同學會發現：為什么在上面介紹Pppm時都會說明前置條件“ 10/1000us"？

因為Ipp的數值是在給定脈沖電流波形下的形成的，而這個給定脈沖電流通常是10/1000us。因為Pppm=VclxIpp，所以Pppm也有波形的前置條件。

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

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)的一半所消耗的時間。

10/1000us波形就是Tr=10us，Td=1000us所對應的波形。

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性。我們需要再深入一步。

電流波形變化后，Pppm會怎樣？

當然。前面說了Vppm有前置條件：給定波形10/1000us。如果測試波形發生調整，Vppm數值也相應變化。

如果給定電流波形調整為8/20us，Pppm會怎樣？

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

在規格書中發現有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波形對應的Pppm是多少的答案。如果沒有，請繼續往下，我們一起分析下這幅圖。

請跟隨我的步伐，從①開始看：

①時間軸找到1ms，即1000us處，向上對應曲線；

②查看1000us處對應的Pppm為600W；

③明確該600W對應的是10/1000us電流波形；

④時間軸找到20us，向上對應曲線；

⑤查看20us處對應的Pppm為4000W；

⑥明確該4000W對應的是8/20us電流波形。

注意：橫坐標時間軸是tp，表征脈沖的持續時間，相當于10/1000us波形中的td，而不是單純的時間t。

TVS管的功率選型

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

搞清楚這個問題前，我們需要明確前置條件：

①測試波形是哪個；

②測試電壓是多少，計為Utest；

③測試發生器的內阻是多少，計為Rtest。

通過Ut和Rt，我們可以輕松地計算出實際電路中最大的測試電流Itest。

如果要讓TVS管在測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管在該測試波形下的Pppm要大于Ptest。注意該測試波形是不是10/1000us波形。如果不是，需要根據上一小節的方法做換算Pppm。

總結

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問題，答案請在文章查找。

①Pppm到底是什么？

②Pppm和Ipp之間有怎樣的關系？

③為什么Pppm會有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：本文轉載自硬件微講堂

審核編輯：湯梓紅