TVS二极管：汽车电子系统的守护者

TVS二极管：汽车电子系统的守护者

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来源

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https://blog.csdn.net/skybearly/article/details/109000205

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https://blog.csdn.net/DOWOSEMI13/article/details/118307745

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https://blog.csdn.net/foleon/article/details/130013039

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https://www.cnblogs.com/dowo/p/14888740.html

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https://www.szyxwkj.com/Article/qczkpjdbht_1.html

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https://toshiba-semicon-storage.com/cn/semiconductor/product/automotive-devices/automotive-tvs-diodes-esd-protection-diodes.html

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https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1299154-1-1.html

在现代汽车中，电子系统扮演着越来越重要的角色，从发动机控制到信息娱乐系统，从传感器网络到通信模块，无处不在的电子设备为汽车的安全性和舒适性提供了有力保障。然而，汽车电子系统面临着严峻的挑战：发动机和电池带来的不稳定电压、各种电磁干扰、以及恶劣的工作环境。在这种情况下，TVS（瞬态电压抑制）二极管成为了保护汽车电子设备的关键元件。

汽车电子系统的工作环境与普通电子产品大不相同。发动机的启动和停止、电池的充放电过程都会产生电压波动和瞬态浪涌。此外，汽车中的各种电磁设备，如燃油喷射系统、电动阀门、电机等，也会产生电磁干扰（EMI）。这些因素都可能对敏感的电子设备造成损害。

TVS二极管是一种特殊的半导体器件，其核心功能是在电路中出现瞬态高电压时迅速响应，将电压钳制在安全范围内。具体来说，当TVS二极管两端的电压超过其击穿电压时，它会从高阻抗状态迅速转变为低阻抗状态，吸收多余的电压能量，从而保护后级电路不受损害。

电源线初级保护

汽车电源系统是TVS二极管应用的重要领域。由于电池和交流发电机的输出电压不稳定，容易受到温度、工作状态等因素的影响，因此需要对电源线进行有效的保护。TVS二极管可以将电压钳制在安全范围内，防止过压对控制单元、传感器等设备造成损害。

信号接口保护

除了电源系统，汽车中的各种信号接口也需要保护。例如，RS-485接口常用于汽车内部通信，但容易受到电磁干扰和静电放电的影响。通过在接口电路中加入TVS二极管，可以有效提高系统的抗干扰能力和可靠性。

选择合适的TVS二极管对于保护效果至关重要。主要考虑以下几个参数：

• 反向关断电压（VWM）：应大于被保护电路的最大工作电压。例如，12V系统的电源芯片通常选用24V的TVS二极管，24V系统则选用36V的TVS二极管。
• 击穿电压（VBR）：略大于反向关断电压，以实现快速保护。
• 最大钳位电压（VC）：应小于被保护电路的损坏电压。
• 脉冲峰值电流（IPP）：选择能满足预期浪涌条件的最大电流承受能力。
• 结电容（C）：在高速信号环境中，需要关注较低的结电容以减少对信号的影响。

此外，还需要考虑环境温度、封装形式等因素。例如，汽车电子中常用的封装形式有DO-218AB、SMA/DO-214AC等。

以某汽车制造商的发动机控制系统为例，该系统采用了多颗TVS二极管进行保护。其中，电源输入端采用了24V的TVS二极管，信号接口部分则采用了低结电容的TVS二极管阵列。经过实际测试，在面对ISO 10605和ISO 7637-2标准规定的浪涌测试时，系统表现出了优异的稳定性和可靠性。

TVS二极管凭借其快速响应（可达皮秒级）、高能量吸收能力和可靠的性能，成为了汽车电子系统中不可或缺的保护元件。随着汽车智能化和电动化的趋势不断发展，TVS二极管的重要性将日益凸显，为汽车电子系统的稳定运行提供坚实保障。