理解静电、浪涌与TVS：IEC 61000-4-5标准下的瞬态电压防护(Transient Voltage Protection, TVS)详解 - 第1.3部分：测试、参数与选型指南
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。
当我们看到两个ESD管都能通过接触±8kV静电测试的时候，我们该如何去选择呢，这个时候我们要看ESD的管的钳位电压那个更低，如果都差不多，就再用TLP测量出I-V曲线，如下图，对比同样电流下的钳位电压，低的那个就是最好的。
3 ESD管接触放电实测波形
一个ESD管的接触±8kV实测波形，可以看到ESD管可以把8kV的电压钳位到30V左右，还是很厉害的。
4 浪涌管实测波形
5 TVS管的技术指标
Ipp：最大反向峰值电流，就是按照按照IEC61000-4-5标准，8/20us电流波形，电容/电感去耦合网络测试的。这个值越大，TVS管性能越好。
Vc@Ipp：钳位电压，达到最大电流Ipp时，钳位电压值。这个值，越小越好
Vrwm：最大反向工作电压，被保护的信号，其正常工作时的电压不能超过这个电压。其实这个电压是TVS管反向漏电流为1uA时的电压值，如果电压再大，反向电流会很快增加。TVS型号上的数字就是这个电压。
Vbr：反向击穿电压，二极管反向电流达到1mA时的电压值。当反向电压超过这个值时，反向电流会急剧增加。
Cj：结电容，一般是pF级别，用在高速信号线上时，比如USB2.0的D+和D-，结电容要小于1pF。
Pppm：按照IEC 61000-4-5标准测试出来的最大Ipp乘以此时的钳位电压Vc。浪涌管选型，不要只看这个值，更要看钳位电压是多少。
6 ESD管和浪涌管选型
Vrwm不得小于被保护信号的工作电压。
从减少漏电的角度考虑，Vrwm比被保护信号的工作电压越大，漏电流越小。不要小看1uA的漏电流，很多器件的待机电流都是nA级别的哦。
从保护强度的角度考虑，Vrwm越接近信号工作电压，管子的钳位电压Vc越低，对信号的保护作用越好。
ESD管和浪涌管的静电防护等级要大于产品本身要求的防护等级。
ESD管和浪涌管的的静电钳位电压，浪涌钳位电压越低越好。
浪涌管的钳位电压要小于被保护电路的maximal rating.
浪涌管的功率要求：假设要通过300V浪涌，要求钳位电压是20V以内，因为浪涌测试仪的内阻是2ohm，所以最大输出电流是(300V-20V)/2ohm=140A，则要选择管子功率在140A*20V=2800W以上。当然，如果这个浪涌管的钳位电压小于20V，对功率的要求还能低一些。
管子的保护性能，主要跟钳位电压有关，不要看Ipp之类的参数。
简言之，先看Vrwm，再看Vc，在看功率，没什么难的。
7 我用过的TVS管
品牌 型号 特点 用途
ST ESDA7P60 5V,700W,10V@60A VBAT上防浪涌
WILLSEMI ESD56101D05 5V,1250W, 80A@12.5V 同上
LRC LTVS16D18H5.0T5G 5V,1500W,80A@17V 同上
ON ESD8472M 5V,3A@14V,0.2pF USB的D+和D-防护
WILLSEMI ESD5311Z 5V,4A@21V,0.25pF 同上
LRC LESD11LL5.0CT 5V,4A@20V,0.25pF 同上
ON ESD5481M 5V,2A@12.4V,12pF 普通信号防护
WILLSEMI ESD5451Z — 同上
NXP PESD5V0LS-SFYL — 同上
LRC LESD11D5.0CT — 同上
WILLSEMI ESD5641D12 12V,4000W,190A@18V USB Vbus防护
LRC LTVS20H12E — 同上
Prisemi PTVSHC3N12VU — 同上
NXP PTVS12VU1UPA — 同上
NXP PESD18VF1BLYL 18V,1A@17V,0.35pF SmartPA MAX98927输出
Littelfuse 15KPA系列 17-280V,15000W 28V DC电源线保护，超大功率，高可靠性，航电产品用。
BOURNS SMBJ系列 5-495V,600W 普通信号，大功率防护，高可靠性，航电产品用。
BOURNS CDDFN10-3304N 3.3V,450W,20A@20V 以太网信号，变压器后边
8 大厂浪涌测试标准
上一篇： 研成工业的防静电ESD在线监测网络系统