TVS二极管功率选型计算的保姆级教程，搞定它只需这1300字！

▼原文来自微信公众号：硬件那点事儿▼

Part 01

前言

TVS二极管选型中需要考虑的一个重要参数就是TVS二极管的功率，TVS二极管功率选大了会导致我们的BOM成本高，同时TVS二极管的封装也更大，从而增加PCB布局难度，但是TVS二极管功率选小了也不行，当其遭受瞬态脉冲时，TVS二极管最终可能击穿烧毁，那到底怎么选呢？

总结来说，TVS二极管功率选型一共分五大因素，分别是：

1.瞬态脉冲波形

2.最大钳位电压Vcl

3.脉冲峰值电流Ipp

4.环境温度

5.脉冲持续时间

如何基于这五大因素最终计算出TVS二极管的功率呢？

Part 02

瞬态脉冲波形

首先你要清楚你的产品需要做哪些测试？不同的产品都有对应的EMC测试标准，比如如果你是工业产品，那么你可能需要通过IEC 61000-4-5标准，如果你是汽车电子产品，那么你可能需要通过ISO 7637-2:2011标准，标准中会定义你这个产品需要做哪些脉冲测试，对应的脉冲波形也会定义清楚。我们需要从瞬态脉冲波形中获取波形的峰值电压Umax，波形输出的内阻Rs，波形的脉冲持续时间td这三个信息即可。

Part 03

最大箝位电压Vcl+脉冲峰值电流Ipp

功率P=U*I，要想计算功率，就需要得到最大箝位电压Vcl，脉冲峰值电流Ipp，有人说TVS二极管规格书里定义的有最大箝位电压Vcl和脉冲峰值电流Ipp，是不是直接拿这俩数据计算啊？

答案是否定的，原因TVS二极管规格书中的这两个参数是在特定的波形下测出来的，厂家也会在TVS二极管规格书说明他们的测试波形是什么样的，一般都是下图这种。所以最大箝位电压Vcl，脉冲峰值电流Ipp取决于你的测试波形，所以要想计算TVS二极管功率，一定要先搞清楚你的测试波形是什么。

那如何根据你用到的测试波形计算最大箝位电压Vcl，脉冲峰值电流Ipp呢？
VCL_max =VBR_max+Ipp×RDYNVBR_max：TVS二极管的最大击穿电压，规格书中有定义Ipp：脉冲峰值电流=波形的峰值电压Umax/波形输出的内阻Rs来估算RDYN：TVS二极管的动态电阻，规格书中有定义。（备注：有些规格书中没有说明此RDYN参数，怎么办呢？在此不做赘述，后续再开文章讲解）

Part 04

环境温度

TVS二极管能承受的峰值脉冲功率会随环境温度的升高而降低，比如一个1500W的TVS二极管，环境温度为25℃时，其峰值脉冲功率为1500W，但是当环境温度为100℃时，其峰值脉冲功率仅为1500W*26%=390W，所以环境温度的影响不可忽视。

Part 05

脉冲持续时间

TVS二极管能承受的峰值脉冲功率会随脉冲持续时间的增加而降低，比如一个1500W的TVS二极管，脉冲持续时间为1ms时，其峰值脉冲功率为1500W，但是当脉冲持续时间为5ms时，其峰值脉冲功率仅为700W，所以脉冲持续时间的影响不可忽视。（备注：此处TVS规格书中的脉冲时间时间指的是指数波，如果你的测试波形是方波或者正弦波则需要重新计算此时间，怎么计算呢？我之前的二极管IFSM的文章已经讲解过，有兴趣的可以翻看）

Part 06

计算实例

掌握了以上影响因素之后，接下来就举例计算一下：

前提条件：假定瞬态脉冲波形为指数波，峰值电压Umax 200V，波形输出的内阻Rs 20Ω，波形的脉冲持续时间td 5ms。TVS二极管击穿电压30V，动态电阻200mΩ，TVS二极管额定功率1500W，环境温度100℃。

脉冲峰值电流Ipp≈200V/20Ω=10A

最大箝位电压Vcl=30V+0.2Ω*10A=32V

脉冲功率=10A*32V=320W

TVS二极管功率-脉冲时间降额=700W

TVS二极管功率-环境温度降额=700W*26%=182W

TVS二极管降额后功率182W<320W

所以当前TVS二极管功率选型有问题，需要选择更大功率的TVS二极管才行。

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