5KP48A瞬态抑制二极管应用领域电路设计及数据手册

semiwell

3 周前

关键电压值：
- 击穿电压 VBRVBR：通常在 53.3V ~ 58.8V（@IT，测试电流通常为1mA或5mA）。这是二极管开始显著导通的电压点。
- 最大箝位电压 VCVC：在额定峰值脉冲电流 IPPIPP（对于5KP系列，通常测试条件为 IPPIPP 约100A左右，具体见 datasheet）下，二极管两端的最大电压。对于5KP48A，典型值在 77.4V 左右。这是保护后端电路时实际会出现的最高电压。
- 工作电压 VRWMVRWM： 48V，即电路正常工作的最大直流电压。应确保系统正常工作电压 ≤ VRWMVRWM。

核心保护逻辑：当瞬态电压超过 VBRVBR 并持续升高时，TVS会以纳秒级速度从高阻态变为低阻态，将电流旁路到地，并将电压箝位在 VCVC（远低于被保护器件的耐受电压）以下，从而保护电路。浪涌过后，自动恢复。

2. 主要应用领域

5KP48A凭借其48V工作电压和5kW大功率处理能力，广泛应用于需要承受较大能量冲击的 48V系统 或 24V系统（留有足够余量）中。

汽车电子：
- 24V/48V 商用车/卡车系统：保护ECU（发动机控制单元）、车身控制模块（BCM）、仪表盘等免受负载突降（Load Dump，可高达100V以上）和抛负载 脉冲的损害。
- 电动汽车/混合动力：保护48V mild-hybrid系统、电池管理系统（BMS）、DC-DC转换器、车载充电机（OBC）的端口。
- ISO 7637-2/ISO 16750-2 脉冲防护：针对汽车标准的脉冲测试（如Pulse 1, 2a, 3a/b, 4, 5）进行设计。
工业控制与自动化：
- 24V/48V PLC（可编程逻辑控制器）的I/O模块、传感器接口、通信端口（如RS-485、CAN、工业以太网）的浪涌和ESD保护。
- 电机驱动与控制：保护控制器免遭电机启停、继电器/接触器通断产生的感应电压尖峰冲击。
- 工业电源端口：对24V/48V直流电源总线进行输入端保护。
通信与网络设备：
- 48V PoE（以太网供电）设备：保护供电设备（PSE）和受电设备（PD）的电源输入口，防止雷击感应浪涌或电源干扰。
- 基站与电信设备： -48V通信电源备份系统的保护。
可再生能源系统：
- 太阳能光伏系统：保护光伏汇流箱、充电控制器等免遭雷电感应浪涌。
- 风力发电：保护控制系统和变桨系统。
通用电源保护：
- 任何使用24V-48V直流电源的系统，如安防设备、医疗设备、测试仪器等的电源入口。

3. 电路设计要点与典型连接方式

基本设计原则：

电压选型： VRWMVRWM ≥ 电路正常工作最大电压。对于24V系统（最高可能到30V+），选用48V的TVS提供了良好的安全裕度。
箝位电压：确保最大箝位电压 VCVC < 被保护芯片或器件的最大耐受电压。
布局与布线：
- 路径最短： TVS应尽可能靠近被保护端口或需要保护的芯片引脚。引线过长会增加寄生电感，导致箝位效果变差，产生更高的电压过冲。
- 低电感回路：连接到TVS的地线要短而粗，确保浪涌电流能快速、低阻抗地泄放到大地（对于防雷）或系统参考地。
- 地线分离：对于高能量浪涌（如雷击），TVS的地应直接连接到机壳或大地接地排，避免浪涌电流窜入敏感的电路参考地。

典型应用电路示例：

1. 直流电源线保护（最常用）：

text

                ┌───────┐
    Vin o───────┤+      │              被保护
                │ TVS   ├───────┬───────○ Vout
               ─┤-      │       │      （至电路板）
                └───────┘       C      （例如：DC/DC输入）
                                │
                               GND（PCB地平面，低阻抗）

说明： TVS并联在电源正极和地之间。C为可选退耦/滤波电容。TVS需能承受电源上的最大持续电压。

2. 通信线路保护（如 CAN_H/CAN_L）：

text

                           ┌───────┐
    CAN_H o───────────────┤+      │
                           │ TVS1  ├───────○ To Transceiver
                          ─┤-      │       （CAN_H引脚）
                           └───────┘
                                │
                               GND
                           ┌───────┐
    CAN_L o───────────────┤-      │
                           │ TVS2  ├───────○ To Transceiver
                          ─┤+      │       （CAN_L引脚）
                           └───────┘
                                │
                               GND

说明：使用两个单向TVS（5KP48A），分别反向并联在每条信号线与地之间。也可以使用一个双向TVS（5KP48CA） 直接跨接在CAN_H和CAN_L之间进行差分保护，再配合对地的单向TVS进行共模保护。具体方案取决于需要防护的测试标准（如共模/差模浪涌）。

5KP48A瞬态抑制二极管应用领域电路设计及数据手册

2. 主要应用领域

3. 电路设计要点与典型连接方式

基本设计原则：

典型应用电路示例：

4. 选型与设计检查清单

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