TPSMB非對稱系列TVS二極管：汽車應用的理想保護方案

在汽車電子領域，隨著電動汽車的快速發展，對電子元件的性能和可靠性提出了更高的要求。TVS（瞬態電壓抑制）二極管作為一種重要的過電壓保護元件，在保護汽車電子系統免受瞬態電壓沖擊方面發揮著關鍵作用。今天，我們就來詳細了解一下Littelfuse的TPSMB非對稱系列TVS二極管。

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一、產品概述

TPSMB非對稱系列TVS二極管專為保護汽車SiC MOSFET柵極驅動器免受過電壓事件而設計。這些器件具有非對稱的反向截止電壓，能夠在單個組件中以不同的鉗位方式保護正、負瞬態，非常適合用于電動汽車車載充電器（OBC）和牽引逆變器的驅動電路保護。

二、產品特性與優勢

高可靠性與汽車級認證

該系列產品符合汽車級AEC - Q101標準，在10/1000 μs波形下具有600 W的峰值脈沖功率能力，重復率（占空比）為0.01%，能夠滿足汽車應用對高可靠性的要求。

出色的電氣性能

• 快速響應時間：從0 V到最小擊穿電壓$V_{BR}$的響應時間通常小于1.0 ns，能夠迅速對瞬態電壓做出響應，保護電路免受損害。
• 優秀的鉗位能力：能夠將瞬態電壓有效地鉗位在安全范圍內，降低對電路中其他元件的影響。
• 低增量浪涌電阻：有助于減少浪涌電流對器件的影響，提高器件的穩定性和可靠性。

其他特性

• 玻璃鈍化芯片結：提高了器件的穩定性和可靠性。
• 表面貼裝組件：優化了電路板空間，便于集成到各種電路設計中。
• UL認證：符合UL標準，滿足阻燃等級V - 0要求，提高了產品的安全性。
• 符合RoHS標準：無鉛、無鹵，環保且符合相關法規要求。
• 低外形封裝：適合對空間要求較高的應用場景。
• 典型故障模式為短路：在過電壓或過電流情況下，以短路模式失效，便于電路保護和故障檢測。

三、產品參數

最大額定值和熱特性

電氣特性

以TPSMB1505CA、TPSMB1805CA、TPSMB2005CA為例，它們在不同方向上具有不同的反向截止電壓、擊穿電壓、鉗位電壓和峰值脈沖電流等參數，具體數據可參考數據表中的詳細表格。

四、應用領域

1. SiC MOSFET柵極驅動器保護

在SiC MOSFET的驅動電路中，TPSMB非對稱系列TVS二極管能夠有效保護柵極免受瞬態過電壓的影響，確保MOSFET的正常工作。

2. 車載充電器（OBC）

OBC在充電過程中會面臨各種瞬態電壓沖擊，該系列TVS二極管可以為其提供可靠的過電壓保護，提高充電系統的穩定性和安全性。

3. 牽引逆變器

牽引逆變器是電動汽車動力系統的關鍵部件，TPSMB非對稱系列TVS二極管能夠保護其驅動電路，確保逆變器的正常運行，提高電動汽車的性能和可靠性。

五、技術應用示例

以TPSMB1505CA為例，在OBC和牽引逆變器的SiC MOSFET或IGBT驅動電路中，該非對稱TVS二極管可以確保在正向浪涌電流作用下，$V{gs}$被鉗位到$V{CL}=24.4 V$以下；在反向浪涌電流作用下，當$I{PP}=30 A$時，$V{gs}$低于$V_{CL}=-10 V$。通過采用這種TVS二極管，可以更好地保護功率元件，并且其最大鉗位電壓范圍不允許超過SiC MOSFET的最大限制電壓（-10/+25 V），從而提高了系統的可靠性。

六、焊接參數與物理規格

焊接參數

在進行無鉛回流焊接時，需要嚴格控制焊接溫度和時間等參數，以確保焊接質量。具體參數如下：

• 預熱階段：溫度范圍為150 - 200 °C，時間為60 - 120秒。
• 回流階段：峰值溫度為260 + 0/-5 °C，時間在60 - 150秒之間，在實際峰值溫度±5 °C范圍內的時間最大為30秒。
• 升溫速率和降溫速率：平均升溫速率（從液相線溫度$T{L}$到峰值溫度）和$T{S(max)}$到$T_{L}$的升溫速率最大為3 °C/秒，降溫速率最大為6 °C/秒。從25 °C到峰值溫度的時間最大為8分鐘，且溫度不得超過260 °C。

物理規格

• 重量：0.003盎司（0.093克）
• 封裝：JEDEC DO214AA，模壓塑料外殼，玻璃鈍化結，色帶表示陰極（除雙向器件外）
• 引腳：啞光鍍錫引腳，可焊性符合JESD22 - B102標準
• 尺寸：詳細的尺寸信息可參考數據表中的表格，包括長度、寬度、高度等參數的最小值和最大值。

七、產品選型與包裝

產品選型

TPSMB系列提供了多種型號可供選擇，如TPSMBxxXCA，用戶可以根據具體的應用需求和電路參數選擇合適的型號。

包裝選項

該系列產品采用3000個/盤的帶盤包裝，規格為12 mm帶/13"盤，符合EIA - 481標準，方便自動化生產和使用。

八、總結

Littelfuse的TPSMB非對稱系列TVS二極管憑借其高可靠性、出色的電氣性能和廣泛的應用領域，為汽車電子系統的過電壓保護提供了理想的解決方案。在實際設計中，電子工程師需要根據具體的應用場景和電路要求，合理選擇和使用該系列產品，以確保汽車電子系統的穩定性和可靠性。同時，在使用過程中，要注意焊接參數的控制和產品的儲存條件，以充分發揮產品的性能優勢。

你在實際應用中是否使用過類似的TVS二極管？在選型和使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。