3. 確定TVS 器件導通并保護放大器時電壓與電流的關系。要了解這一關系，您需要考慮擊穿電壓 (VBR) 和鉗位電壓 (VC)。擊穿電壓 (VBR) 是 TVS 保護開始擊穿或“接通”以及開始吸收大量電流的電壓點。增大通過 TVS 的電流會導致其電壓稍微上升。這一上升源自串聯電阻器以及該器件的自熱。鉗位電壓是指在特定大電流下整個 TVS 的電壓。在本示例中，13.7A 電流下的鉗位電壓是 29.2V（見表 1 中的 400W 選項）。TVS 的目的是將電壓限制在放大器絕對最大額定值以下。整個 TVS 的實際電壓取決于通過它的電流，而且該電壓將介于擊穿電壓和鉗位電壓之間。

在圖 2 中您可以看到，V-I 特性在擊穿電壓和鉗位電壓之間呈線性。可使用這兩個點導出該線路公式。該公式可用來確定擊穿電流與最大峰值脈沖電流之間任意電流對應的反向電壓。我們可根據預期的故障電流利用該公式得出應用的最大電壓。公式 (1) 至 (3) 是線性方程以及本示例斜率與截距的推導。

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圖2：TVS 器件的V-I 曲線

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4. 估算出現故障時流過TVS 的最差情況電流，并計算相應的故障電壓。最終目的是將過壓條件限制在安全水平內（即在絕對最大電源電壓以下）。要估算故障電壓，我們必須知道我們能夠預期的故障電流。預期的故障電流取決于應用。如果電源連接至電感負載或者應用處于存在強電磁場的位置，故障電流可能會比較高。如果電源表現良好而且應用處于屏蔽環境，故障電流可能會比較低。進行這樣的估算，不僅可能要涉及一些工程設計假設，而且還將取決于您對估算的保守程度。對于我們所舉示例中的問題，我選擇的故障電流假設為 2A。我們可通過計算線性方程得出 23.14V 的故障電壓限值，見公式 (4)。

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5. 對比故障電壓與放大器絕對最大電壓。在本示例中，絕對最大電壓是 ±20V（見表 2），而最大故障電壓則是 2A 故障電流下的 23.14V（見公式 (4)）。在理想情況下，故障電壓小于或等于絕對最大值，才能避免損壞器件。該 TVS 不符合這一要求。如果故障電壓大于絕對最大電壓，可考慮以下三種選項。

a. 使用較低額定電源電壓。在本示例中，我們將額定電源電壓設定為 ±18V，因此對峙電壓 (VR) 也被設定為 18V。該器件的絕對最大值是 ±20V。工作電壓與絕對最大電壓之間只有 2V 的差別。如果故意使用較低的額定電源電壓（例如 ±15V），那么額定電源電壓與絕對最大電壓之間的裕度就會變大（例如 Vmax – Vnominal = 20V – 15V = 5V）。裕度增大后，就更容易找到符合要求的 TVS。

b. 尋找更好的TVS。有些 TVS 二極管可能比其它產品更適合您的應用。在本示例中，我們選擇了具有 400W 額定功率的 TVS。選擇具有更高額定功率的器件可降低 2A 電流下的故障電壓。本示例中如果使用 5000W TVS 取代 400W 器件，可將故障電壓從 23.14V 降低到 22.59V。不過，您永遠都找不到具有理想特性的器件，因為制造工藝都有局限。

c. 使用即便故障電壓大于絕對最大電源電壓的TVS。從表面上看，似乎允許故障電壓超過絕對最大參數值是個極為糟糕的主意。但是，有保護總比沒保護強。在很多情況下，找到在整個工作電壓范圍內關閉、而在絕對最大電源極限到來之前立即導通的 TVS 并不現實。需要記住的一點是絕對最大技術參數存在一定的裕度。

6. 考慮成本。將搜索范圍縮小到一定程度后，可通過考慮成本來做最后的選擇。

參考文獻：

1. Walters, Kent，《如何選擇瞬態電壓抑制器》，摘自《MicroNote 125》，1999 年 7 月：；

2. STMicroelectronics，《ESDA-1K 產品說明書》，Doc ID 17883 版本 1，2010 年 9 月，V-I 曲線，第 2 頁：。