如何选择TVS器件-电子发烧友网

ESD和浪涌问题往往是基带工程师最头疼的问题，因为测试标准严苛，问题神出鬼没。特别是ESD问题，没有解决问题的标准路径，只能靠反复地构思方案并验证。

想要尽量避免以上问题，就必须选择合适的防护器件，设计上做足防护措施。本文告诉你ESD和浪涌的测试标准，测试方法，以及如何选择TVS器件。

1 TVS管测试标准

这里说的TVS管包括防ESD用的小功率TVS管（本文简称ESD管）和防浪涌用的大功率TVS管（本文简称浪涌管）。

这里说的测试标准指TVS器件规格书上标明的测试标准：

IEC61000-4-2 Level 4 ESD Protection——静电测试标准，必须通过，提供测试数据

IEC61000-4-4 Level 4 EFT protection——部分厂家才会提供数据

IEC61000-4-5（8/20us）——浪涌测试标准，必须通过，提供测试数据

下面是安森美ESD5481MUT5G，用在一般信号线上的ESD管规格书提供的信息，人家一个小管子，完成了三个标准的测试。怪不得菊花厂很喜欢用。

1.1 IEC61000-4-2 ESD Protection

这个是静电放电抗干扰度试验标准，对应国标GB/T 17626.2-2018。先看一下放电抢的原理框图：

Cd是放电枪和周围环境的分布电容；

Cd+Cs的典型值为150pF；

Rd典型值是330Ω；

以4KV接触放电为例，下图显示了静电枪释放出来的波形，第一个峰值电流要求15A，上升时间tr=0.8ns，30ns处的电流8A，60ns处的电流4A。其他等级的ESD参数详见标准，有个规律，电流的增加随电压要求成正比增加，tr的要求是一样的。可见静电的电压很高，电流也很高，但是时间非常短，所以能量很低。

ESD的测试环境是：

环境温度15℃-35℃

相对湿度30%-60%

大气压86kPa-106Kpa

静电的注入点要注意，有金属的地方，才适合做接触放电，如果是绝缘的，没必要做接触放电。

推荐一个仪器型号：普锐马 ESD61002TB，大家都在用。

1.2 IEC61000-4-4 Protection

电快速瞬变脉冲群抗干扰度试验，对应国标GB-T17626.4。这个脉冲发生器的结构如下，输出阻抗是50Ω。

单个脉冲和群脉冲要求如下：

规格书中会给出5/50ns， 40A的通过标准，意思是波形符合上面时间要求，电压幅度最高值是通过40A电流是的电压值。现在很多厂家都不做这个测试了。

1.3 IEC61000-4-5 Transient Voltage Protection

这个是浪涌测试标准，对应国标GB T17626.5-2008。标准规定了10/70us组合波发生器，1.2/50us组合波发生器的详细要求。这个“组合波发生器”就是浪涌测试仪。

在消费类电子领域，我们主要用到1.2/50us组合波。这个“1.2/50us”是对浪涌测试仪的电压放电要求，标题中的“8/20us”是对浪涌测试仪的电流放电要求，下文会详细解释。

下图是浪涌测试仪的内部原理，在没有负载（开路）情况下，浪涌测试仪应该要输出波前电压1.2us，电压半峰值时间50us。在输出短路情况下，应能输出波前电流8us，电流半峰值时间20us。开路输出电压与短路输出电流的比值成为浪涌测试仪内阻，要求是2Ω。

下面是1.2/50us电压波形和8/20us电流波形规定，特别注意，这些都是仪器不连接被测设备，并且没有耦合/去耦合网络时的波形要求。

如果连接了被测设备，标准上没有波形要求。

如果连接的去耦合网络，波形的过充和下冲也会受到影响，标准没有限制。

下面是消费类电子领域经常用的浪涌设备的耦合/去耦合网络原理图，浪涌是注入到设备的供电线中的，去耦合网络是为了保护供电设备不受破坏。手机项目中一般选用二极管耦合/去耦合。

推荐一个型号：普锐马TVS8/20TC

2、TLP测试

Transmission Line Pulse测试，用100ns脉宽的方波，测量不同电压幅度下的电流值，电压值一直增加到管子损坏为止。100ns比IEC61000-4-2规定的静电波形1ns大得多，这更能考验ESD管的性能，也更能反应ESD管的钳位能力，下图是浪涌测试和TLP测试的比较，明显TLP的能量更大。