TVS（瞬態電壓抑制器）在電子工程中用於端口防護，防止瞬間電壓衝擊損壞後級電路。

儘管其重要性不言而喻，但TVS選型過程常缺乏理論計算指導，多依賴經驗或推薦電路。本文通過詳細解析選型過程，幫助新老電子工程師在不同情況下，選擇合適得TVS器件。

TVS（Transient Voltage Suppressors），即瞬態電壓抑制器，又稱雪崩擊穿二極體，分單向與雙向，用於保護電路免受異常過電壓損害。單向TVS常用於直流電路，雙向TVS用於交變電壓電路。在正常狀態下，TVS呈高阻態，不影響電路工作；遇異常過電壓時，TVS迅速轉變為低阻態，泄放過電流並鉗制電壓，保護後級電路。過電壓消失後，TVS恢復高阻態。

TVS關鍵參數

(1) Vrwm截止電壓：

TVS的最高工作電壓（V_RWM）是TVS可連續承受而不損壞的最高峰值電壓。對於交流電壓，用有效值表示。電路最高工作電壓需小於V_RWM，以防TVS誤動作導致電路異常。

(2) IR 漏電流：

漏電流（I_R）是TVS在截止狀態下的最大電流，通常在V_RWM下測量。同條件下，雙向TVS漏電流約為單向的兩倍。對於模擬端口，漏電流影響採樣精度，因此TVS的漏電流越小越優。

(3) VBR 擊穿電壓

擊穿電壓V_BR是TVS在10mA左右脈衝電流下的電壓值，測試時間不超過400ms以防損壞。V_BR有±5%的偏差範圍，合格品V_BR應位於V_BR_MIN和V_BR_MAX之間。

(4) IPP 峰值脈衝電流 ，VC 鉗位電壓

峰值脈衝電流I_PP（常用10/1000μs波形）和鉗位電壓V_C是衡量TVS保護能力的關鍵參數。I_PP反映耐脈衝衝擊能力，V_C反映電壓限制能力。同型號TVS下，I_PP越大，耐衝擊越強；V_C越小，鉗位特性越好。

(5) 結電容CI，漏電流IR

結電容是TVS中的寄生電容，在高速IO端口保護需要重點關注，過大的結電容可能會影響信號的品質。漏電流主要帶來了功率的損耗，或者是在模擬信號中，會影響AD信號的採樣值。

TVS選型過程

熟知TVS的基本參數後，開始進入最重要的TVS選型過程。選擇TVS之前，首先要明確三個目標：電壓合適能保護後級電路、引入的TVS的結電容不能影響電路、TVS功率餘量充足，滿足測試標準，且不能比保險管先掛。

選型的過程可以按照以下的步驟進行：.選擇TVS最高工作電壓Vrmw、選擇TVS鉗位電壓VC、選擇TVS的功率、評估漏電流Ir的影響、評估結電容的影響。

選擇TVS最高工作電壓Vrmw

在電路正常工作情況下，TVS 應該是不工作的，即處於截止狀態，所以 TVS 的截止電壓應大於被保護電路的最高工作電壓。這樣才能保證 TVS 在電路正常工作下不會影響電路工作。但是 TVS 的工作電壓高低也決定了 TVS 鉗位電壓的高低，在截止電壓大於線路正常工作電壓的情況下，TVS 工作電壓也不能選取的過高，如果太高，鉗位電壓也會較高，所以在選擇 Vrwm 時，要綜合考慮被保護電路的工作電壓及後級電路的承受能力。要求Vrwm要大於工作電壓，否則工作電壓大於Vrwm會導致TVS反向漏電流增大，接近導通，或者雪崩擊穿，影響正常電路工作。

綜合考慮，Vrwm可以參考以下的公式：

Vrwm≈1.1~1.2*VCC ；--------其中VCC為電路的最高工作電壓。

選擇選擇TVS鉗位電壓VC

TVS 鉗位電壓應小於後級被保護電路最大可承受的瞬態安全電壓，VC 與 TVS 的雪崩擊穿電壓及 I PP 都成正比。對於同一功率等級的 TVS，其擊穿電壓越高 V C 也越高，所選TVS的最大箝位電壓Vc不能大於被防護電路可以承受的最大電壓。否則，當TVS鉗在Vc時會對電路造成損壞。

Vc可以參考以下的公式：

VC＜Vmax ；-----其中Vmax為電路能承受的最高電壓。

選擇TVS的功率Pppm（或者Ipp）

TVS 產品的額定瞬態功率應大於電路中可能出現的最大瞬態浪湧功率，理論上，TVS的功率越大越好，能夠承受更多的衝擊能量和次數，但是功率越高，TVS的封裝越大，價錢也越高，所以，TVS的功率滿足要求即可。對於不同功率等級的 TVS，相同電壓規格的 TVS 其 V C 值是一樣的，只是 I PP 不同。故 Pppm 與 Ippm成正比，Ippm 越大，Pppm 也越大。對於某一電路 ，有對應的測試要求，設實際電路中的最大測試電流為 Iactual ，則 Iactual 可估算為：

Iactual=Uactual/Ri；---------其中 Uactual 為測試電壓，Ri為測試內阻。

TVS 要通過測試，故實際電路中要求 10/1000μs 波形下 TVS 的最小功率 P actual 為：-------其中di/dt為波形轉換係數，如實際測試波形為其他波形，如 8/20μs波形，建議di/dt取，如測試波形為 10/1000μs，取，實際選型中，TVS 應留有一定的裕量，TVS 的功率PPMP 選擇應遵循Pppm＞Pactual。

根據所選的TVS的結電容和漏電流評估影響

如果TVS 用在高速IO端口防護、模擬信號採樣、低功耗設備場合，就需要考慮結電容和漏電流的影響，兩則的參數越小越好。

實際選型舉例

電路的正常工作電壓VCC是24V，最高工作電壓Vmax是26V,後級電路可承受的最高瞬態電壓為50V，實驗的測試波形為 8/20μs波形，測試電壓500V，測試電源內阻及PPTC的靜態電阻合計為2Ω。根據上述資訊選擇合適的TVS。

1) 選擇TVS最高工作電壓

Vrmw≈1.1~1.2*VCC=26~28V

2) 選擇選擇TVS鉗位電壓

VC＜Vmax=50V

3) 計算實際測試波形功率：

Pact=50*（500/2）*1/3=4166W

根據計算結果，可以選用5.0SMDJ26A這個TVS，由於這個TVS用在電源端口，結電容和漏電流基本可以忽略不計。