一、器件特性分析
1.1 基本参数
- 型号：1.5KE36CA
- 类型：双向TVS二极管
- 工作电压：36V（反向断态电压）
- 功率等级：1500W（10/1000μs脉冲）
- 钳位电压：58.1V（最大，@IPP）
- 击穿电压：40.0-44.4V（典型）
- 封装：DO-201AD/Axial Lead
1.2 性能特点
- 响应时间极快（皮秒级）
- 双向保护，适用于交流/直流应用
- 高浪涌电流承受能力
- 低漏电流（μA级）
二、核心应用领域
2.1 工业自动化系统
- 24V PLC电源端口：保护控制单元免受感性负载反冲
- 传感器接口：4-20mA电流环、数字信号线防护
- 电机驱动器：伺服/步进电机控制端口
- 工业以太网：PoE设备电源保护
2.2 汽车电子
- 12V/24V车载电源：负载突降保护（Load Dump）
- ECU接口：发动机控制单元输入/输出保护
- 传感器线路：曲轴/凸轮轴位置传感器、温度传感器
- 车载充电器：DC-DC转换器输入保护
2.3 新能源系统
- 光伏系统：小型光伏逆变器DC侧保护
- 储能系统：锂电池组保护电路（24V/36V系统）
- 充电桩：直流充电模块辅助电源
2.4 通信设备
- 基站电源：RRU/BBU 24V直流输入保护
- 网络设备：PoE交换机电源端口
- 光端机：光纤收发器电源接口
2.5 消费电子
- 安防监控：24V摄像头电源防雷
- LED照明：户外LED驱动电源
- 电动工具：电池包管理系统
三、电路设计方案
3.1 基础防护电路
方案A：直流电源输入保护
circuit
┌─────────┐
Vin+ ──┬───┤ 保险丝 ├──┬───── Vout+
│ └─────────┘ │
│ │
│ ┌─────────┐ │
└───┤ TVS ├──┘
│(1.5KE36CA)│
└─────────┘
│
GND
元件参数：
- F1：保险丝，额定电流=1.5×系统工作电流
- C1：100μF电解电容 + 0.1μF陶瓷电容
- L1：10-100μH功率电感（可选）
方案B：差分信号线保护（RS-485/CAN）
circuit
┌─────────────┐
A线 ──────┤ ├───── A'
│ │
│ 双向TVS │
│ 阵列保护 │
│ │
B线 ──────┤ ├───── B'
└─────────────┘
│
GND
3.2 多级防护设计
三级防护架构（严酷环境）：
text
外部接口 → [气体放电管] → [退耦电感] → [1.5KE36CA] → [SMBJ系列] → 被保护电路 第一级 (粗保护) (能量配合) (主保护) (精细保护)
设计要点：
- GDT：选择90V或150V直流击穿电压的放电管
- 退耦元件：22-47μH电感或10-22Ω电阻
- TVS配合：1.5KE36CA作为第二级，第三级使用SMBJ36CA
3.3 典型应用电路
3.3.1 24V工业电源端口完整方案
text
电源输入 → [X电容] → [共模电感] → [整流桥] → [1.5KE36CA] → [滤波电容] → [DC-DC转换器] ↑ ↑ [保险丝] [NTC热敏电阻]
BOM清单：
| 元件 | 型号/参数 | 作用 |
|---|---|---|
| F1 | 3A/250V快断保险丝 | 过流保护 |
| TVS1 | 1.5KE36CA | 浪涌电压钳位 |
| C1 | 470μF/50V电解电容 | 储能滤波 |
| C2,C3 | 0.1μF/100V陶瓷电容 | 高频去耦 |
| L1 | 10μH共模扼流圈 | EMI抑制 |
| NTC1 | 5D-11 | 开机浪涌抑制 |
3.3.2 汽车电源保护电路
text
电池正极 → [PTC] → [1.5KE36CA] → [LC滤波器] → [DC-DC] → ECU
↑ ↑ ↑
[保险丝] [反向二极管] [储能电容]
特殊考虑：
- 增加反向极性保护二极管（40V/5A）
- 使用PTC代替传统保险丝，可恢复
- 增加π型滤波网络抑制传导干扰
四、设计计算与选型指南
4.1 TVS选型验证
- 工作电压：VRWM ≥ 1.1×Vnormal
- 24V系统：36V ≥ 1.1×24 = 26.4V ✓
- 钳位电压：VC ≤ 0.8×Vmax_ic
- 假设IC耐压70V：58.1V ≤ 0.8×70 = 56V（基本满足）
- 功率验证：
- 假设浪涌电压100V，源阻抗1Ω
- 峰值电流Ipp = (100V - 58.1V)/1Ω ≈ 42A
- 实际耗散功率 ≈ 0.5×Ipp×VC ≈ 1220W < 1500W ✓
4.2 配套元件计算
- 保险丝选择：textI_fuse = 1.5 × I_normal 熔断I²t > TVS的I²t值（查手册）
- 滤波电容：textC_min = I_load × Δt / ΔV 其中Δt为瞬态持续时间，ΔV为允许电压跌落
五、PCB布局规范
5.1 关键原则
- 最短路径：TVS距离被保护端口<2.5cm
- 低电感接地：使用宽铜带或网格接地
- 热管理：预留足够铜箔散热面积
- 隔离设计：保护电路与被保护电路分区布局
5.2 推荐布局
text
┌─────────────────────────────┐ │ 接口区 电源入口 │ │ ○ ○ ○ [TVS]─┬─┐ │ │ │ │ │ │ [GDT] [保险丝] │ │ │ │ │ ├─────────────────┤ │ │ 主板区 [电感] │ │ [电容阵列] │ │ │ │ │ [DC-DC IC] │ └─────────────────────────────┘
六、测试验证方案
6.1 标准测试项目
- 静电放电：±8kV接触放电，±15kV空气放电
- 浪涌测试：
- 差模：±1kV (1.2/50μs)
- 共模：±2kV (1.2/50μs)
- 传导骚扰：EN55032 Class B
- 脉冲群：±2kV (5/50ns, 5kHz)
6.2 验证方法
- 功能测试：浪涌测试后设备正常工作
- 参数测试：TVS漏电流<5μA@36V
- 老化测试：85℃高温运行500小时
- 环境测试：-40℃~+85℃温度循环
七、故障排除与优化
7.1 常见问题
- TVS频繁损坏：
- 检查浪涌能量是否超过1500W
- 验证接地阻抗是否过大
- 确认有无电压振荡现象
- 保护效果不佳：
- 检查PCB走线电感
- 验证多级保护配合时序
- 确认被保护器件耐压余量
7.2 优化建议
- 增强防护：
- 并联多个TVS提高功率容量
- 增加前级MOV或GDT
- 使用更大封装TVS（如5KP系列）
- 降低成本：
- 评估实际应用环境严酷度
- 考虑使用SMCJ系列替代
- 优化PCB层数以减小尺寸
八、替代方案比较
| 方案 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 1.5KE36CA单级 | 简单可靠，成本低 | 保护能力有限 | 一般工业环境 |
| 1.5KE36CA+ | 防护全面，余量大 | 成本较高 | 汽车/严酷环境 |
| SMCJ36CA | 体积小，SMD封装 | 功率较小(1500W) | 空间受限场合 |
| 5KP36CA | 功率大(5000W) | 体积大，成本高 | 一次侧/高压环境 |
九、设计检查清单
- VRWM > 系统最高工作电压
- VC < 被保护IC最大耐压
- Pppm > 预估浪涌能量
- 保险丝额定值正确
- 接地回路低阻抗
- PCB布局符合规范
- 散热设计充分
- 通过了标准测试
通过以上设计方案，1.5KE36CA可为24V-36V系统提供可靠的瞬态电压保护。具体设计时需根据实际应用环境调整防护等级和电路结构，并在原型阶段进行充分的测试验证。
电性参数
封装尺寸
数据手册
供货情况
1.5KE36CA系列产品采用SOD-523封装，每卷3,000个，如需了解产品详情，请访问https://semiwell.com/product-general-tvs/1-5ke36ca/； 现提供样品，您可向全球各地的 Semiwell 的授权经销商索取样品。
关于Semiwell
Semiwell 拥有过电压保护器件系列产品的完善产品阵容。公司凭借其在半导体领域的技术和终端产品的应用背景，为电子、汽车和工业市场上的客户提供服务。如果您有技术问题，请按以下方式联系技术支持团队：邮箱：sales06@semiwell.com； 电话：86-21-5484-1002； 如需了解更多信息，请访问 Semiwell 官方网站：https://semiwell.com
评论 (0)