CN108879636B - 一种瞬态电压抑制二极管tvs装置、终端设备和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种瞬态电压抑制二极管TVS装置、终端设备和控制方法，其中，该TVS装置，具备Snap‑back特性，包括：TVS电路，TVS电路包括一状态检测引脚；控制电路，控制电路与状态检测引脚连接；TVS电路导通时，状态检测引脚处于第一电平状态；控制电路检测到状态检测引脚处于第一电平状态，且持续时间达到预设时间阈值时，将状态检测引脚的电平状态由第一电平状态调节至TVS电路截止的第二电平状态。本发明能够确保TVS装置能够及时退出Snap‑back模式，保护电路正常工作，避免了TVS装置在进入Snap‑back模式后无法正常退出而导致大电流烧毁电路的问题，确保电路使用安全。

Description

一种瞬态电压抑制二极管TVS装置、终端设备和控制方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种TVS装置、终端设备和控制方法。

背景技术

TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制二极管)，是各类电子设备硬件电路中最常用的静电防护器件之一，其工作原理是在高能量冲击的瞬间利用二极管的反向击穿特性骤然降低阻抗，吸收瞬时大电流，将其两端的电压钳制在一个预定的幅度上，以保护后端的电路元器件不受到瞬态尖峰脉冲的冲击。

由于TVS对后端电路元器件的保护能力主要体现在其钳位电压的幅度上，因此，钳位电压越低对后端电路的保护能力越好。但是，由于TVS的反向截止电压VRWM需要确保大于被保护电路的正常工作电压，因此，为了更好的保护工作电压较高电路，部分TVS设计了Snap-back特性，即通过TVS内部晶体管的特性，在TVS反向击穿的瞬间将钳位电压大幅度降低，以更好的保护后端电路和器件。

具备Snap-back特性的TVS在导通后进入Snap-back模式，其电压会因为Snap-back特性回退到Vsnap-back，这样可以有效的降低钳位电压和提高TVS本身的过流能力；但是，这种架构的TVS一旦进入Snap-back模式，TVS可能无法退出，从而导致TVS持续大电流工作，烧毁电源。

因此，现有技术中存在TVS进入Snap-back模式无法正常退出而导致大电流烧毁电路的问题。

发明内容

本发明提供一种瞬态电压抑制二极管TVS装置、终端设备和控制方法，以解决现有技术中TVS在进入Snap-back模式后无法正常退出而导致大电流烧毁电路的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种TVS装置，TVS装置具备Snap-back特性，包括：

TVS电路，TVS电路包括一状态检测引脚；

控制电路，控制电路与状态检测引脚连接；

TVS电路导通时，状态检测引脚处于第一电平状态；控制电路检测到状态检测引脚处于第一电平状态，且持续时间达到预设时间阈值时，将状态检测引脚的电平状态由第一电平状态调节至TVS电路截止的第二电平状态。

第二方面，本发明实施例提供一种控制方法，应用于上述TVS装置的控制电路，包括：

检测状态检测引脚的电平状态；

在检测到状态检测引脚的电平状态为第一电平状态，且持续时间达到预设时间阈值时，将状态检测引脚的电平状态由第一电平状态调节至第二电平状态，以使TVS电路截止。

第三方面，本发明实施例提供一种终端设备，包括上述TVS装置。

本发明实施例中，通过状态检测引脚和控制电路，检测和控制TVS电路的导通或截止状态，确保TVS装置能够及时退出Snap-back模式，保护电路正常工作，避免了TVS装置在进入Snap-back模式后无法正常退出而导致大电流烧毁电路的问题，确保电路使用安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例提供的TVS装置的电路原理图；

图2表示本发明实施例提供的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

请参见图1，其示出的是本发明实施例提供的TVS装置的电路原理图。

本发明实施例提供一种瞬态电压抑制二极管TVS装置，该TVS装置具备Snap-back特性，可以包括：

TVS电路1a，TVS电路1a包括一状态检测引脚C1；

控制电路1b，控制电路1b与状态检测引脚C1连接；

TVS电路1a导通时，状态检测引脚C1处于第一电平状态；控制电路1b检测到状态检测引脚C1处于第一电平状态，且持续时间达到预设时间阈值时，将状态检测引脚C1的电平状态由第一电平状态调节至TVS电路1a截止的第二电平状态。

本发明实施例中，TVS装置具备Snap-back特性，在TVS电路1a接入一个瞬间高压脉冲V1时，TVS电路1a导通，瞬间高压脉冲V1可以迅速被拉低，同时可以通过较大电流，TVS装置进入Snap-back模式，从而有效地降低钳位电压和提高TVS装置(TVS电路1a)的过流能力。

本发明实施例中，在TVS电路1a中单独引出用于标识TVS电路1a的导通或截止状态的状态检测引脚C1，TVS电路1a导通时，状态检测引脚C1处于第一电平状态，TVS电路1a截止时，状态检测引脚C1处于第二电平状态；通过控制电路1b与该状态检测引脚C1连接，以检测TVS电路1a的导通或截止状态，在TVS装置进入snap-back模式之后，通过控制调节状态检测引脚C1的电平状态，进而控制TVS电路1a的状态，使TVS装置及时退出Snap-back模式，确保TVS装置的正常工作。

优选的，本发明实施例中，TVS电路1a导通时，TVS装置进入Snap-back模式，状态检测引脚C1处于高电平状态，TVS电路1a截止时，TVS装置退出Snap-back模式，状态检测引脚C1处于低电平状态。

本发明实施例中，通过状态检测引脚C1和控制电路1b，检测和控制TVS电路1a的导通或截止状态，确保TVS装置能够及时退出Snap-back模式，保护电路正常工作，避免了TVS装置在进入Snap-back模式后无法正常退出而导致大电流烧毁电路的问题，确保电路使用安全。

在本发明一个优选的实施例中，该控制电路1b可以包括：处理器106和信号调节电路。其中，处理器106的输入接口与状态检测引脚C1连接，处理器106的输出接口与信号调节电路的第一端连接；信号调节电路的第二端连接于处理器106的输入接口与状态检测引脚C1的连接点，信号调节电路的第三端接地；处理器106检测到状态检测引脚C1处于第一电平状态，且持续时间达到第一预设时间阈值时，向信号调节电路输出控制信号，信号调节电路导通，将状态检测引脚C1的电平状态由第一电平状态调节至第二电平状态，其中，第一电平状态高于第二电平状态。

本发明实施例中，通过处理器106分别与状态检测引脚C1和信号调节电路连接，检测状态检测引脚C1的电平状态，以确定TVS电路1a的导通或截止状态，并基于状态检测引脚C1的电平状态，输出控制信号来控制信号调节电路导通或截止；通过信号调节电路与状态检测引脚C1连接，调节状态检测引脚C1的电平状态。具体的，处理器106检测到状态检测引脚C1处于第一电平状态，且持续时间达到第一预设时间阈值时，表示该TVS电路1a导通，且TVS装置进入Snap-back模式的时间较长，此时，处理器106输出控制信号以使信号调节电路导通，并调节状态检测引脚C1的电平状态由第一电平状态调节至第二电平状态，也就是将状态检测引脚C1由高电平状态调节至低电平状态，从而使TVS电路1a截止，使TVS装置退出Snap-back模式。本发明实施例中，能够确保TVS装置在进入Snap-back模式后及时退出Snap-back模式，保护电路正常工作。

另外，需要说明的是，本发明实施例中，信号调节电路的第二端连接于处理器106的输入接口与状态检测引脚C1的连接点，该连接点并非限定于处理器106的输入接口与状态检测引脚C1的实际连接位置，处理器106的输入接口与状态检测引脚C1之间相互连接的任意一位置处均可等同于两者的连接点。

在本发明一个优选的实施例中，如图1所示，TVS电路1a还可以包括：二极管103、第一三极管100、第二三极管102、第一限流元件和第二限流元件。其中，第一三极管100的第一极、第二三极管102的第三极与二极管103的负极分别连接，还与第一限流元件的第一端连接，第一限流元件的第二端与第一三极管100的第二极连接，并与外接电源连接；第二三极管102的第一极与第一三极管100的第三极和状态检测引脚C1分别连接，还与第二限流元件的第一端连接；第二三极管102的第二极与二极管103的正极和第二限流元件的第二端分别连接，并接地。

本发明实施例中，第一三极管100和第二三极管102用于导通或截止TVS电路1a，二极管103用于起到瞬间导通的作用；第一限流元件和第二限流元件起到对晶体管的限流保护作用，并起到分压作用。正常默认状态下，TVS电路1a中，第一三极管100和第二三极管102均截止；在TVS电路1a接入一个瞬间高压脉冲V1(外接电源)时，脉冲将首先加到二极管103，二极管103瞬间导通，将导致第一三极管100的第一极的第一电压V2的电平变化，第一三极管100也开始导通，导致第二三极管102的第一极的第二电压V3的电平变化，第二三极管102导通，大电流会通过第二三极管102直接进入地，从而对脉冲进行泄放，TVS装置进入Snap-back模式，此时，状态检测引脚C1处于第一电平状态；在状态检测引脚C1的电平状态由第一电平状态调节至第二电平状态，使得第二三极管102截止，第一三极管100也截止，最终TVS电路1a整个通路截止，TVS装置退出Snap-back模式。

优选的，本发明实施例中，第一三极管100为PNP型三极管；其中，第一三极管100的第一极为基极，第一三极管100的第二极为发射极，第一三极管100的第三极为集电极。本发明实施例中，瞬间高压脉冲V1为高电平，在二极管103瞬间导通后，同时将拉低第一三极管100的基极的第一电压V2，从而使第一电压V2为低电平，而V1为高电平，因此，第一三极管100开始导通。

优选的，本发明实施例中，第二三极管102为NPN型三极管；其中，第二三极管102的第一极为基极，第二三极管102的第二极为发射极，第二三极管102的第三极为集电极。本发明实施例中，瞬间高压脉冲V1为高电平，在第一三极管100导通后，将导致第二三极管102的基极的第二电压V3为高电平，因此，第二三极管102导通，此时，大电流将会通过第二三极管102直接进入地；另外，第二三极管102的基极与状态检测引脚C1连接，在第二三极管102导通后，状态检测引脚C1处于高电平状态。

在本发明一个优选的实施例中，第一限流元件可以优选为第一电阻101。当然，本发明实施例中，该第一限流元件也可以选用其他具备限流保护及分压作用的电子元件，例如稳压二极管。

在本发明一个优选的实施例中，第二限流元件可以优选为第二电阻104。本发明实施例中，该第二限流元件也可以选用其他具备限流保护及分压作用的电子元件，例如稳压二极管。

另外，在本发明一个优选的实施例中，信号调节电路可以包括：开关管；开关管的第一极与处理器106的输出接口连接，开关管的第三极连接于处理器106的输入接口与状态检测引脚C1的连接点，开关管的第二极接地。这样，能够通过开关管调节状态检测引脚C1的电平状态，进而控制TVS电路1a的导通或截止状态，能够确保TVS装置在进入Snap-back模式后及时退出Snap-back模式，保护电路正常工作。

优选的，本发明实施例中，该开关管可以为第三三极管105。其中，第三三极管105为PNP型三极管，第三三极管105的基极与处理器106的输出接口连接，第三三极管105的集电极连接于处理器106的输入接口与状态检测引脚C1的连接点，第三三极管105的发射极接地。本发明实施例中，通过第三三极管105来调节状态检测引脚C1的电平状态，进而控制TVS电路1a的导通或截止状态，能够确保TVS装置在进入Snap-back模式后及时退出Snap-back模式，保护电路正常工作。

具体的，在本发明实施例中，TVS电路1a导通时，状态检测引脚C1处于高电平状态，TVS电路1a截止时，状态检测引脚C1处于低电平状态；处理器106在检测到状态检测引脚C1的电平状态处于高电平状态，且持续时间达到第一预设时间阈值时，向第三三极管105输出高电平控制信号，此时，第三三极管105导通，将拉低状态检测引脚C1的电压电平，以使状态检测引脚C1处于低电平状态，TVS电路1a截止。

其中，以上优选实施例中该开关管为三极管，在本发明另一优选的实施例中，该开关管也可以选用为MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)。

另外，请参见图2，本发明实施例还提供一种控制方法，应用于上述TVS装置的控制电路，可以包括以下步骤：

步骤201，检测状态检测引脚的电平状态；

步骤202，在检测到状态检测引脚的电平状态为第一电平状态，且持续时间达到预设时间阈值时，将状态检测引脚的电平状态由第一电平状态调节至第二电平状态，以使TVS电路截止。

本发明实施例中，通过检测状态检测引脚的电平状态，在检测到状态检测引脚的电平状态为第一电平状态，且持续时间达到预设时间阈值时，确定TVS装置进入snap-back模式且持续时间较长，则调节状态检测引脚的电平状态，以控制TVS电路由导通调节为截止，使TVS装置及时退出Snap-back模式，确保TVS装置的正常工作。其中，在本发明优选实施例中，该第一电平状态为高电平状态，第二电平状态为低电平状态。

另外，本发明实施例还提供一种终端设备，包括上述TVS装置。

其中，由于终端设备本体的结构是现有技术，TVS装置的结构原理在上述实施例中已进行详细说明，因此，本实施例中对于具体的终端设备的结构不再赘述。

另外，该终端设备可以为手机、平板电脑、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)或可穿戴式设备(Wearable Device)等。

本发明实施例中，带有上述TVS装置的终端设备，由于TVS装置能够确保TVS装置能够及时退出Snap-back模式，保护电路正常工作，避免TVS装置在进入Snap-back模式后无法正常退出而导致大电流烧毁电路的问题，因此能够保证终端设备的使用可靠性和安全性。

应理解，说明书的描述中，提到的参考术语“一实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例或示例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一实施例中”、“在一个实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，在本发明的一个附图或一种实施例中描述的元素、结构或特征可以与一个或多个其它附图或实施例中示出的元素、结构或特征以任意适合的方式相结合。

需要说明的是，在本文中的一个或多个实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种瞬态电压抑制二极管TVS装置，所述TVS装置具备Snap-back特性，其特征在于，包括：

TVS电路(1a)，所述TVS电路(1a)包括一状态检测引脚(C1)；

控制电路(1b)，所述控制电路(1b)与所述状态检测引脚(C1)连接；

所述TVS电路(1a)导通时，所述状态检测引脚(C1)处于第一电平状态；所述控制电路(1b)检测到所述状态检测引脚(C1)处于第一电平状态，且持续时间达到预设时间阈值时，将所述状态检测引脚(C1)的电平状态由第一电平状态调节至所述TVS电路(1a)截止的第二电平状态。

2.根据权利要求1所述的TVS装置，其特征在于，所述控制电路(1b)包括：处理器(106)和信号调节电路；

所述处理器(106)的输入接口与所述状态检测引脚(C1)连接，所述处理器(106)的输出接口与所述信号调节电路的第一端连接；

所述信号调节电路的第二端连接于所述处理器(106)的输入接口与所述状态检测引脚(C1)的连接点，所述信号调节电路的第三端接地；

所述处理器(106)检测到所述状态检测引脚(C1)处于第一电平状态，且持续时间达到第一预设时间阈值时，向所述信号调节电路输出控制信号，所述信号调节电路导通，将所述状态检测引脚(C1)的电平状态由第一电平状态调节至第二电平状态，其中，所述第一电平状态高于所述第二电平状态。

3.根据权利要求2所述的TVS装置，其特征在于，所述TVS电路(1a)还包括：二极管(103)、第一三极管(100)、第二三极管(102)、第一限流元件和第二限流元件；

所述第一三极管(100)的第一极、所述第二三极管(102)的第三极与所述二极管(103)的负极分别连接，还与所述第一限流元件的第一端连接，所述第一限流元件的第二端与所述第一三极管(100)的第二极连接，并与外接电源连接；

所述第二三极管(102)的第一极与所述第一三极管(100)的第三极和所述状态检测引脚(C1)分别连接，还与所述第二限流元件的第一端连接；

所述第二三极管(102)的第二极与所述二极管(103)的正极和所述第二限流元件的第二端分别连接，并接地；

所述第一三极管(100)为PNP型三极管；

第一三极管(100)的第一极为基极，所述第一三极管(100)的第二极为发射极，所述第一三极管(100)的第三极为集电极；

第二三极管(102)为NPN型三极管；

第二三极管(102)的第一极为基极，所述第二三极管(102)的第二极为发射极，所述第二三极管(102)的第三极为集电极。

4.根据权利要求3所述的TVS装置，其特征在于，所述第一限流元件为第一电阻(101)，所述第二限流元件为第二电阻(104)。

5.根据权利要求2所述的TVS装置，其特征在于，所述信号调节电路包括：开关管；

所述开关管的第一极与所述处理器(106)的输出接口连接，所述开关管的第三极连接于所述处理器(106)的输入接口与所述状态检测引脚(C1)的连接点，所述开关管的第二极接地。

6.根据权利要求5所述的TVS装置，其特征在于，所述开关管为第三三极管(105)；

所述第三三极管(105)的基极与所述处理器(106)的输出接口连接，所述第三三极管(105)的集电极连接于所述处理器(106)的输入接口与所述状态检测引脚(C1)的连接点，所述第三三极管(105)的发射极接地。

7.一种控制方法，应用于如权利要求1至6任一项所述的TVS装置的控制电路，其特征在于，包括：

检测状态检测引脚的电平状态；

在检测到所述状态检测引脚的电平状态为第一电平状态，且持续时间达到预设时间阈值时，将所述状态检测引脚的电平状态由第一电平状态调节至第二电平状态，以使TVS电路截止。

8.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的TVS装置。