瞬态电压抑制器 (TVS) 的功能是保护电子电路免受瞬态过电压(例如雷击和静电放电)造成的损坏。它通过快速钳位和分流浪涌能量来确保电路安全。在 TVS 保护电路设计中,通常会串联一个电阻,如图 1 所示,其中 22Ω 的电阻与 RS232 通信接口电路的接收线和发送线都串联。TVS 与该电阻串联,用于吸收过电压事件期间的能量,从而保护电路并限制电流。这种配置确保当电路受到瞬态过电压威胁时,TVS 可以快速介入并有效吸收过电压,从而保护电路中的其他元件免受损坏。同时,串联电阻进一步调节电流大小,防止 TVS 在吸收过电压的同时因过电流而损坏。

图 1 RS232 通信接口
TVS与串联电阻的连接方式通常有两种:一种是将电阻置于TVS之后,如图2所示;另一种是将电阻置于TVS之前,如图3所示。这两种连接方式因应用场景而异。前接方式可以降低浪涌电流,而后接方式则能更有效地实现二次分压和限流。

图 2

图 3
如图2所示电路中,TVS器件首先吸收大部分浪涌电流。随后,剩余的电压或电流通过电阻R2再次分压和限流。这种设计能更有效地保护下游负载。但是,如果下游负载的阻抗远大于电阻R2的阻抗,则分压和限流效果会相对较弱,电阻R2的作用也会相应减弱。
如图3所示电路中,考虑浪涌电流的大小时,如果浪涌电流较小,可以选择一个合适功率的电阻器并将其置于TVS之前。这样,电阻器将分担一部分电流,从而降低浪涌电流IPP。相应地,TVS的钳位电压Vc也会降低,进一步增强对下游负载的保护作用。