TVS管（浪涌保护器）核心参数与选型指南

TVS管（瞬态电压抑制器）是抑制电路浪涌、保护电子器件的核心元件，选型的核心是匹配应用场景的电压、电流、功率等关键参数，同时兼顾响应特性、电路兼容性，参数选错会导致防护失效或误触发，以下是需重点关注的参数和系统选型方法。

一、 TVS管需重点关注的核心参数

当TVS两端受到反向瞬态高能量冲击时能以 最大1nS级的速度将TVS两端间的高阻抗变为低阻抗， 使两端间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元 器件。在浪涌电压作用下，TVS 两端间的电压由额定反向关断电压 VRWM上升 到击穿电压 VBR，而被击穿，随着击穿电流的出现，流过 TVS 的电流将达到峰 值脉冲电流 IPP，同时在其两端的电压被钳位到预定的最大钳位电压 VC 以下， 其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS 两端间的电压也不断下降，最后恢复到初始电压； TVS 管有单向与双向之分， 单向 TVS 管的特性与稳压二极管相似， 双向 TVS 管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。下图能展示他们的关系。

1. 反向截止电压（VRWM）—— 核心匹配参数

定义：TVS管处于关断状态时，能持续承受的最大反向直流/交流电压（交流为有效值），也叫最大工作电压。

关键作用：必须大于被保护电路的额定工作电压，否则TVS管会长期处于微导通状态，发热甚至烧毁；也不能过大，否则会降低防护灵敏度。

选型注意：

直流电路：VRWM ≥ 1.1~1.2倍电路额定工作电压（留降额余量）；

交流电路：VRWM ≥ 1.414倍交流额定电压有效值（覆盖峰值）。

2. 击穿电压（VBR）—— 导通阈值

定义：TVS管开始击穿导通、泄放浪涌电流的最小反向电压（测试电流通常为1mA），有±5%/±10%公差等级。

关键作用：VBR需略高于VRWM，且低于被保护器件的最大耐压值（如IC的ESD耐压、电容耐压），确保浪涌来临时先于被保护器件击穿。

选型注意：VBR的实际值需落在“电路工作电压上限”和“被保护器件耐压下限”之间。

3. 钳位电压（VC）—— 防护核心指标

定义：在峰值脉冲电流（IPP）下，TVS管两端的最大电压（即浪涌发生时，被保护电路实际承受的电压）。

关键作用：必须≤被保护器件能承受的最大瞬态电压（如器件手册中的V(ESD)、V(surge)），否则器件仍会被浪涌损坏。

选型注意：VC与IPP成正相关，需确认对应浪涌电流下的VC值，而非空载值。

4. 峰值脉冲电流（IPP）—— 抗浪涌能力

定义：TVS管能承受的最大单次脉冲电流（脉冲波形通常为8/20μs，是浪涌测试的标准波形）。

关键作用：需大于应用场景中可能出现的最大浪涌电流（如电网浪涌、静电放电、雷击感应电流）。

选型注意：多次浪涌冲击时，需按脉冲重复频率降额（如高频次浪涌需选IPP更大的型号）。

5. 峰值脉冲功率（PPP）—— 功率耐受能力

定义：Ppp = VC × IPP（8/20μs波形下），代表TVS管单次承受浪涌的最大功率。

关键作用：需匹配浪涌能量，功率不足会导致TVS管瞬间烧毁。

选型注意：封装越大，Ppp通常越高（如华悦芯1.0SMB封装约1000W，DO-214AB约1000W，大功率模块可达数千瓦）。

6. 响应时间—— 高速防护关键

定义：TVS管从浪涌出现到完全导通泄流的时间，典型值为ps（皮秒）级。

关键作用：远优于压敏电阻（ns级），适合高频/高速电路（如通信接口、USB、HDMI），需确保响应时间小于浪涌上升时间。

选型注意：高速信号电路（如5G、射频）优先选响应时间≤1ns的TVS管。

7. 结电容（CJ）—— 高频电路核心限制

定义：TVS管反向偏置时的结电容值。

关键作用：结电容过大会对高频信号（如射频、高速数字信号）产生衰减、失真，甚至影响电路正常工作。

选型注意：

低频电路（如电源、工频信号）：CJ无需严格限制（数十nF均可）；

高频/高速电路（如RF、USB3.0、以太网）：需选低结电容TVS（CJ≤1pF，甚至0.2pF以下）。

8. 极性—— 适配电路类型

单向TVS：仅对反向浪涌有效，适用于直流电路（如电源正负极防护）；

双向TVS：对正反双向浪涌均有效，适用于交流电路（如市电）或无极性信号电路（如通信总线）。

9. 封装形式—— 散热与安装适配

贴片封装： SMC、SMB、SMA、SMF、DFN等，适合小型化设备（消费电子、工控板、BMS锂电保护板），散热能力随封装尺寸增大提升；

 插件封装：P-600、DO-41、DO-15、DO-201等，适合大功率浪涌场景（工业电源、电网设备），散热更好；

 阵列封装：TVS Array（如ESD阵列），集成多颗TVS，适合多线防护（如USB、HDMI接口），节省空间。

二、TVS管选型指南

步骤1：明确被保护电路的基础工况

确认电路类型：直流/交流、低频/高频、单路/多路；

记录核心参数：额定工作电压（Vwork）、最大工作电流、被保护器件的最大瞬态耐压（Vmax）；

 明确浪涌环境：浪涌类型（ESD、雷击、电网波动）、浪涌峰值电流（I_surge）、浪涌波形（如8/20μs、10/1000μs）。

步骤2：匹配反向截止电压（VRWM）

直流电路：VRWM ≥ 1.1×Vwork（降额10%~20%，避免电压波动导致TVS导通）；

交流电路：VRWM ≥ 1.414×Vwork（有效值），例如220VAC电路，VRWM≥311V，实际选330V等级。

步骤3：控制钳位电压（VC）

确保VC ≤ 0.8×Vmax（被保护器件耐压，再降额20%），例如MCU的ESD耐压为20V，则VC需≤16V。

步骤4：核算峰值脉冲电流/功率

IPP ≥ 1.2×I_surge（浪涌电流降额20%），同时验证PPM = VC×IPP ≥ 浪涌功率；

若为重复浪涌（如频繁电网波动），需额外降额：IPP实际使用值≤50%标称值。

步骤5：适配结电容与频率

 高频/高速电路（如2.4G射频、USB3.1）：选CJ≤1pF的超低结电容TVS（如SMF封装、ESD阵列）；

低频电路（如12V直流电源）：CJ可忽略，优先关注功率和电压。

步骤6：选择极性与封装

直流单极性电路（如12V电源正极）：选单向TVS；

交流/无极性信号（如以太网、市电）：选双向TVS；

小型化设备：贴片封装（SMA/SMB）；大功率场景：插件封装（DO-201）或TVS模块。

步骤7：验证降额与兼容性

降额原则：所有参数（电压、电流、功率）实际使用值≤80%标称值；

兼容性测试：选型后验证电路正常工作（如高频信号的衰减是否在允许范围），浪涌测试后TVS无损坏、被保护器件正常。

三、常见选型误区

仅关注VRWM，忽略VC：VC才是被保护器件实际承受的电压，VRWM匹配但VC过高仍会损坏器件；

结电容未匹配频率：高频电路用高结电容TVS，导致信号失真、通信丢包；

未留降额余量：直接按额定值选型，电压波动或浪涌峰值超标时TVS失效；

单向/双向选错：直流电路用双向TVS，反向漏电流增大，影响电路精度。

以下是12V直流电源、220VAC市电、2.4G射频电路三个典型场景的TVS管选型对照表，参数推荐值基于前文选型原则推导，型号示例选用华悦芯成熟产品，可根据实际采购渠道调整：

注：型号示例均符合IEC 61000-4-5浪涌测试标准，实际选型时需结合具体品牌的 datasheet 确认参数细节，极端环境（如高温、高湿）需额外按10%-20%降额。