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TS S 选型指南 www.born-tw.com 1 TSS 工作原理 TSS（Thyristor Surge Suppressors） ，浪涌抑制晶闸管，也称半导体放电管，是采用半导体工艺制成 的 PNPN 结四层结构器件，其伏安特性类似于晶闸管（如图 1） ，具有典型的开关特性。TSS 一般并联在电 路中应用 正常工作状态下 TSS 处于截止状态，当电路中由于感应雷、操作过电压等出现异常过电压时， TSS 快速导通泄放电流，保护后端设备免遭异常过电压的损坏，异常过电压消失后，TSS 又恢复至截止状 态。 图 2 是 TSS 第一象限放大图，TSS 的开关特性包含四个区域：断态区、击穿区、负电阻区和通态区。 断态区：是电压—电流特性的高电阻、低电流区。该区域从原点延伸至击穿起始点。断态电流是结反 向电流和所有表面漏电流的综合，在该区可施加反向截止电压（VDRM）测量 TSS 的漏电流（IDRM） 。 击穿区：击穿区是电压—电流特性的低电阻、高电压区域。该区域是从电压—电流特性的高动态电阻 的低电流部分开始变化，至显著的低动态电阻区、电流剧增的区域。最终当 TSS 正反馈出现足以激活开通 时，该区域终止。 负电阻区：负电阻区表示从击穿区开关点到通态状态的轨迹。该区域是一个动态状态，TSS 管正反馈 随时间而增加导致电流增加，这引起 TSS 两端的电压降低，直至达到通态状态。 通态区：通态区是电压—电流特性的低电阻、高电流部分。在通态状态时，完全正反馈的晶闸管通过 的电流产生最低电压降。刚好维持通态的最小电流定义为维持电流（IH），低于该电流会导致 TSS 关断。 +I I IT IS IH IDRM VT -V 通态区 VDRM VS +V 负阻区 -I VDRM ——反向截止电压 IH——保持电流 IDRM —— 反向最大漏电流 VS ——开关电压 击穿区 断态区 VT ——通态电压 IS —— 开关电流 IT ——通态电流 图 1 TSS 伏安特性曲线 0 V 图2 TSS 开关特性 TS S 选型指南 www.born-tw.com 2 TSS 特点 ■ 结电容低， 大多数产品电容值在几十皮法至一百多皮法； ■ 封装多样化，有插件、贴片及阵列式产品； ■ 在 8/20μs 波形下通流量为几百安培； ■ 漏电流小，一般为几微安甚至零点几微安； ■ 具有精确的导通击穿电压，反向截止电压范围为 6V~620V； 3 TSS 典型应用电路 TSS 广泛应用于通信、安防、工业等电子产品的通信线保护。图 3 为 TSS 的部分典型应用案例。 Signal TSS 被 保 护 电 路 Gnd 图 3 BNC 接口保护 4 TSS 参数说明 VDRM 反向截止电压（断态重复峰值电压） ，IDRM 反向最大漏电流（断态重复峰值电流） VDRM，反向截止电压，也称断态重复峰值电压，断态时刻施加的包含所有直流和重复性电压分量的额 定最高（峰值）瞬时电压。 IDRM，反向最大漏电流，也称断态重复峰值电流，是指施加断态重复峰值电压 VDRM 产生的最大（峰值） 断态电流。 VDRM 的测试电路如图 5 所示，测量验证当 TSS 持续承受额定断态重复峰值电压时，维持高阻抗断态的 能力。断态重复峰值电压的额定值 VDRM 应施加在器件两端，测量 IDRM 应不超过规定的 IDRM 最大值。试验 后，器件的任何规定特性应无劣化。 TS S 选型指南 www.born-tw.com A PS2 ~ REC V TSS PS1 电路组成： V—电压表，可测交流峰值 A—峰值电流表（如为交流试验，则为交流微安表） PS1—提供VDRM的直流分量直流电源 PS1—提供VDRM的交流分量交流电源 REC—全波或半波整流电路，当VDRM的交流分量为反向极性时，用于单向试验。 图5 验证断态重复峰值电压（VDRM）的试验电路 IH 维持电流 IH，维持晶闸管通态的最小电流。 采用图 6 所示的等效电路对 IH 进行测量。对试验发生器应规定开路电压值和短路电流值，或等效的波 形和波形峰值。发生器应使 DUT 开通进入规定的通态，然后缓慢下降通态电流至器件关断。当器件电压值 超过规定的门槛值时确认关断。当该关断发生时外推斜率的瞬态值电流，即为所测量的维持电流。也可采 用晶体管图示仪对 TSS 的维持电流进行测量，从图示仪的伏安特性曲线上读出 IH 值。 CT I TG R DUT CRO V 电路组成： DUT—受试器件 CT—直流电源探头或等效设备 TG—具有规定特性的试验发生器 转换DUT至通过规定的筒体电流 IT,然后以规定的di/dt减小电流至关断 R—确定电源电阻值的电阻 CRO—双通道示波器或等效设备。 图 6 维持电流 IH 测试电路 TS S 选型指南 www.born-tw.com VT 通态电压，IT 通态电流 VT ，在规定通态电流 IT 条件下器件两端电压。 IT 在通态条件下，流过器件的电流。 采用图 7 所示等效电路对 VT 进行测量。试验发生器 TG 用来产生图 1 所示 TSS 的波形，TG 由电流源 和 300Ω 的分流电阻组成，电流源从零开始以 3.33A/ms(1000V/ms)的速度上升到 3A，然后阶跃升至 5A 保 持 200ms 后降至 2A，最后电流以 0.2A/ms 的速度降至零。试验发生器应使 DUT（TSS）转换进入通态， 通态电压 VT 值应在通态电流 IT 的规定时间和规定值条件下测量。也可采用晶体管图示仪对 TSS 的通态电 压及通态电流进行测量，从图示仪的伏安特性曲线上读出 VT 及 IT 值。 CT I DUT TG CRO V 电路组成： DUT—受试器件 CT—直流电源探头或等效设备 TG—试验发生器,提供规定的受试器件从断态至通态转换的特性 CRO—双通道示波器或等效设备。 图7 IT 、VT 测试回路 TS S 选型指南 www.born-tw.com VS 开关电压，IS 开关电流 VS, 开关电压定义为器件转换进入通态前，在击穿区终点时器件两端的瞬时电压。 IS，在开关电压 VS 条件下流过器件的瞬时电流。 VS 及 IS 测试方法可参考 VT、IT 的测试方法进行测试。 VPP 峰值脉冲电压，IPP 峰值脉冲电流 VPP，给定波形下 TSS 可通过的最大峰值脉冲电压值。 IPP，给定波形下 TSS 可通过的最大峰值脉冲电流。 VPP 及 IPP 是衡量 TSS 耐受浪涌冲击能力的两个参数，两者都是越大越好。TSS 多用于通信线路保护， VPP 常采用 10/700μs 电压波进行测量， 电压值对应 2kV，4kV，6kV 等。IPP 可采用 8/20μs、 10/1000μs 等波形来测量，不同的波形 IPP 对应不同的数值。 5 TSS 选型注意事项 反向截止电压（VDRM） TSS 的反向截止电压应大于被保护电路的最大工作电压， 否则 TSS 不仅会影响被保护电路的正常工作， 还会影响 TSS 的使用寿命。 TSS 的续流问题 TSS 是一种开关型过电压保护器件，导通后电压较低，不能单独应用于较高的电源线保护。常说的 TSS 会续流，是指 TSS 在导通后，如果被保护的线路电压高于 TSS 的通态电压，流过 TSS 的电流高于 TSS 的 维持电流，TSS 会一直处于导通状态，TSS 长时间通过安培级别的大电流，会对电路造成损坏。 封装形式 根据电路设计布局选择合适的封装形式。TSS 器件封装的大小从一定程度上可以反应器件的防护等级 大小，一般封装越大的器件耐冲击电流的能力也越大，防护等级也越高，反之亦然。我司可提供贴片、插 件和阵列式封装的 TSS 器件。 TSS 选型指南 www.born-tw.com VC 钳位电压 TVS 钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压，VC 与 TVS 的雪崩击穿电压及 IPP 都 成正比。对于同一功率等级的 TVS，其击穿电压越高 VC 也越高。 IR 漏电流 对于一些通信电路及低功耗电路，要特别关注 IR，IR 不能影响系统的效率及正常工作。一般电压 TVS 的漏电流会比较大，如果在电压允许的情况下，尽量选择 10V 以上的 TVS，漏电流会比较小。如果一定要 选择低压低漏流的 TVS，我司也可提供低漏流的 TVS 产品。 结电容 TVS 的结电容一般在几十皮法到几十纳法。对于同一功率等级的 TVS，其电压越低，电容值越大。在 一些通信线路中，要注意 TVS 的结电容，不能影响线路正常工作。 封装形式 TVS 的功率从封装形式上也可以体现，封装体积越小，其功率一般也越小，因为 TVS 的芯片面积直接 决定了 TVS 的功率等级。电路工程师可根据电路设计及测试要求选择合适封装的 TVS 器件。