如何根据额定电压为RS-232，RS-485和CAN选择TVS二极管

电路

在许多工业和汽车应用中，保护接口收发器免受各种电气过应力事件是一个主要问题。瞬态电压抑制器（TVS）二极管是用于此目的的常用设备，因为它们可以通过生成低阻抗电流路径来钳位电压尖峰。
TVS二极管的电气特性取决于一些工艺因素。与TVS电压，电流和功率额定值相关的参数具有多种值，以适合各种应用。但是，在查看组件数据手册时，这并不总是一个简单的选择。在本文中，我将讨论电压参数，并说明哪种TVS二极管适合RS-232，RS-485和控制器局域网（CAN）应用。当然，峰值脉冲功率耗散和峰值脉冲电流也是关键参数，它们决定了系统的放电能力和静电放电（ESD）级别。但是在这里，我将重点介绍电压。
TVS电压参数VWM，VBR和VC
当出现不希望的高压瞬变时，TVS二极管应充当钳位电路。当收发器在正常条件下工作时，它们也应该是“透明的”。因此，要在数据手册上查看的第一个参数是额定隔离电压VWM。VWM也称为额定工作电压，低于该额定工作电压，TVS看起来像是具有低待机泄漏电流的开路。
选择时，您希望VWM大于收发器的建议工作区域。随着输入电压升高，TVS开始击穿并在VBR处传导更多电流。但是，更重要的是最高电压参数，VC在大电流脉冲条件下的钳位电压。VC表示具有特定脉冲电流的最大钳位电压。在将VC与收发器参数进行比较时，您要确保其不超过集成电路（IC）的绝对最大额定电压。“绝对最大”是允许收发器随时看到的最大电压限制。任何高于此电压的电压都会使收发器处于不安全的操作区域，并可能导致永久性损坏。
示例：用于RS-232，RS-485和CAN收发器的TVS选择
我想展示一些RS-232，RS-485和CAN收发器以及TVS二极管的示例。我已经从每个数据表中捕获了相关参数，通过查看数字，我想可以让您了解不同组件如何协同工作。
ti的MAX3232是流行的RS-232收发器，具有两个发送器和两个接收器。我在图1和2中突出显示的两个关键参数分别是±5.4V的工作电压和±13.2V的绝对最大驱动器输出电压。在RS-232标准中，信号摆幅应高于±5V。在这里，您可以为此留一些余地。

图1： MAX3232 驱动器工作电压

图2： MAX3232 驱动器绝对最大额定值

Bourns的SMBJ8.0CA是可用于MAX3232的 TVS二极管。在图3中，可以看到工作峰值反向电压为8V，最大钳位电压为13.6V。

图3：SMBJ8.0CA工作峰值反向电压和最大钳位电压

现在，让我们看一下8针RS-485收发器TI的 THVD1500。根据RS-485标准（图3），RS-485收发器可以在很宽的共模范围（-7V至12V）下工作。如图4所示，THVD1500的总线引脚的绝对最大电压为±18V 。

图4： THVD1500 驱动器工作电压

图5： THVD1500 驱动器绝对最大额定值

用于RS-485应用的常见TVS二极管是SM712。该TVS具有不对称的反向隔离电压，以匹配RS-485应用的共模工作范围。同样，其钳位电压接近TI THVD1500的极限，如图6所示。

图6：SM712反向隔离电压和钳位电压

最后但并非最不重要的一点是，TI SN65HVD1040A 8针CAN收发器具有相当高的绝对最大电压（图7），这使TVS选择更加容易。与RS-485相似，CAN总线也可以承受一些共模电压变化（图8）。

图7：SN65HVD1040A驱动器绝对最大额定值

图8：SN65HVD1040A驱动器工作电压

综合所有因素，Bourns的CDSOT23-T24CAN可能是SN65HVD1040A的选择之一。该器件提供24V的备用工作电压和36V至40V的钳位电压。为了节省空间，我没有在此处复制数据表。但是，我相信在前两个示例中找到参数并不难。
同样，电压参数只是TVS器件电气特性的一部分，尽管它们是选择TVS的第一件事。为了更好地了解TVS器件的全部特性，还可以查看其他参数，例如峰值功率和峰值电流。

王栋春 · 2020-8-19 22:04:08

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