Part 01

前言

TVS二極管選型中需要考慮的一個(gè)重要參數(shù)就是TVS二極管的功率，TVS二極管功率選大了會(huì)導(dǎo)致我們的BOM成本高，同時(shí)TVS二極管的封裝也更大，從而增加PCB布局難度，但是TVS二極管功率選小了也不行，當(dāng)其遭受瞬態(tài)脈沖時(shí)，TVS二極管最終可能擊穿燒毀，那到底怎么選呢？

總結(jié)來說，TVS二極管功率選型一共分五大因素，分別是：

1.瞬態(tài)脈沖波形

2.最大鉗位電壓Vcl

3.脈沖峰值電流Ipp

4.環(huán)境溫度

5.脈沖持續(xù)時(shí)間

如何基于這五大因素最終計(jì)算出TVS二極管的功率呢？

Part 02

瞬態(tài)脈沖波形

首先你要清楚你的產(chǎn)品需要做哪些測(cè)試？不同的產(chǎn)品都有對(duì)應(yīng)的EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，比如如果你是工業(yè)產(chǎn)品，那么你可能需要通過IEC61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)，如果你是汽車電子產(chǎn)品，那么你可能需要通過ISO7637-2:2011標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中會(huì)定義你這個(gè)產(chǎn)品需要做哪些脈沖測(cè)試，對(duì)應(yīng)的脈沖波形也會(huì)定義清楚。 我們需要從瞬態(tài)脈沖波形中獲取波形的峰值電壓Umax，波形輸出的內(nèi)阻Rs，波形的脈沖持續(xù)時(shí)間td這三個(gè)信息即可。

Part 03

最大箝位電壓Vcl+脈沖峰值電流Ipp

功率P=U*I，要想計(jì)算功率，就需要得到最大箝位電壓Vcl，脈沖峰值電流Ipp，有人說TVS二極管規(guī)格書里定義的有最大箝位電壓Vcl和脈沖峰值電流Ipp，是不是直接拿這倆數(shù)據(jù)計(jì)算啊？

答案是否定的，原因TVS二極管規(guī)格書中的這兩個(gè)參數(shù)是在特定的波形下測(cè)出來的，廠家也會(huì)在TVS二極管規(guī)格書說明他們的測(cè)試波形是什么樣的，一般都是下圖這種。所以最大箝位電壓Vcl，脈沖峰值電流Ipp取決于你的測(cè)試波形，所以要想計(jì)算TVS二極管功率，一定要先搞清楚你的測(cè)試波形是什么。

那如何根據(jù)你用到的測(cè)試波形計(jì)算最大箝位電壓Vcl，脈沖峰值電流Ipp呢？ VCL_max=VBR_max+Ipp×RDYN VBR_max：TVS二極管的最大擊穿電壓，規(guī)格書中有定義 Ipp：脈沖峰值電流=波形的峰值電壓Umax/波形輸出的內(nèi)阻Rs來估算 RDYN：TVS二極管的動(dòng)態(tài)電阻，規(guī)格書中有定義。（備注：有些規(guī)格書中沒有說明此RDYN參數(shù)，怎么辦呢？在此不做贅述，后續(xù)再開文章講解）

Part 04

環(huán)境溫度

TVS二極管能承受的峰值脈沖功率會(huì)隨環(huán)境溫度的升高而降低，比如一個(gè)1500W的TVS二極管，環(huán)境溫度為25℃時(shí)，其峰值脈沖功率為1500W，但是當(dāng)環(huán)境溫度為100℃時(shí)，其峰值脈沖功率僅為1500W*26%=390W，所以環(huán)境溫度的影響不可忽視。

Part 05

脈沖持續(xù)時(shí)間

TVS二極管能承受的峰值脈沖功率會(huì)隨脈沖持續(xù)時(shí)間的增加而降低，比如一個(gè)1500W的TVS二極管，脈沖持續(xù)時(shí)間為1ms時(shí)，其峰值脈沖功率為1500W，但是當(dāng)脈沖持續(xù)時(shí)間為5ms時(shí)，其峰值脈沖功率僅為700W，所以脈沖持續(xù)時(shí)間的影響不可忽視。（備注：此處TVS規(guī)格書中的脈沖時(shí)間時(shí)間指的是指數(shù)波，如果你的測(cè)試波形是方波或者正弦波則需要重新計(jì)算此時(shí)間，怎么計(jì)算呢？我之前的二極管IFSM的文章已經(jīng)講解過，有興趣的可以翻看）

Part 06

計(jì)算實(shí)例

掌握了以上影響因素之后，接下來就舉例計(jì)算一下：

前提條件：假定瞬態(tài)脈沖波形為指數(shù)波，峰值電壓Umax 200V，波形輸出的內(nèi)阻Rs 20Ω，波形的脈沖持續(xù)時(shí)間td 5ms。TVS二極管擊穿電壓30V，動(dòng)態(tài)電阻200mΩ，TVS二極管額定功率1500W，環(huán)境溫度100℃。

脈沖峰值電流Ipp≈200V/20Ω=10A

最大箝位電壓Vcl=30V+0.2Ω*10A=32V

脈沖功率=10A*32V=320W

TVS二極管功率-脈沖時(shí)間降額=700W

TVS二極管功率-環(huán)境溫度降額=700W*26%=182W

TVS二極管降額后功率182W<320W

所以當(dāng)前TVS二極管功率選型有問題，需要選擇更大功率的TVS二極管才行。