一、TVS 管的基本工作原理

TVS 管实质上是一类特殊的稳压二极管，其核心机理是雪崩击穿效应。当电路工作电压正常时，TVS 管处于高阻状态，仅有极微小的漏电流通过；当输入电压超过其反向击穿电压时，TVS 管会瞬间导通，将过电流分流至地，从而钳位电压，保护电路。

1. 正常工作状态

• 漏电流（IR）极小，通常在 纳安至微安级。

• TVS 管近似开路，不影响电路正常运行。

2. 瞬态电压状态

• 反向击穿电压（VBR）被触发，器件迅速导通。

• 将浪涌电流分流到地，钳位电压（VC）限制后级电路电压上升。

• 响应时间通常在 皮秒到纳秒级，能够对 ESD、EFT 等瞬态干扰提供有效防护。

因此，TVS 管的选型不仅取决于 击穿电压和钳位电压，也与 封装结构、对称性、漏电流特性密切相关。

二、TVS 管 “A” 与 “CA”的差异

在 TVS 器件的型号中，常见的后缀为 A 或 CA，二者最显著的区别在于其单向/双向特性。

1. “A” 型 TVS 管

• 含义：单向 TVS 管（Unidirectional）。

• 结构特点：类似普通稳压二极管，单极性导通。

• 应用场景：

• 电源保护（如 DC 电源口、防止电压倒灌）

• 极性明确的电路（例如低压电源轨）

• 优点：

• 在正向和反向方向表现不同，漏电流通常更低。

• 钳位电压较低，适合电源轨保护。

2. “CA” 型 TVS 管

• 含义：双向 TVS 管（Bidirectional）。

• 结构特点：相当于将两个单向 TVS 管反向并联。

• 应用场景：

• 信号线保护（RS-232、USB、CAN、RS-485 等）

• 输入输出口可能出现正负极性冲击的接口。

• 优点：

• 能够对称抑制正负方向的瞬态电压。

• 对交流或双极性信号更友好。

3. 差异对比表

综上，“A” 型更适合电源类低压保护，而 “CA” 型更适合通信接口和双极性信号线路。

三、低压应用中 TVS 漏电流的关注要点

在 TVS 管应用中，漏电流（IR）虽然通常很小，但在低压系统（3.3V、5V 电源轨，或电池供电设备）中，其影响不可忽视。

1. 漏电流的定义

漏电流是指 TVS 管在正常工作电压下，处于反向偏置时通过的微弱电流。

• 通常量级：纳安（nA）到微安（μA）。

• 测试条件：在某一固定电压（通常为 VRWM，最大工作反向电压）下测得。

2. 漏电流过大的影响

• 功耗增加：对于电池供电设备，漏电流会造成待机功耗上升。

• 电路误触发：在高阻抗输入电路中，过高的漏电流可能影响电平稳定性。

• 可靠性问题：长期过高漏电流可能暗示器件存在损伤或潜在劣化。

3. A 与 CA 型的漏电流差异

• A 型 TVS 管：由于为单向结构，漏电流较小，适合对功耗敏感的低压电源保护。

• CA 型 TVS 管：双向结构使得其漏电流相对较高，在部分低功耗应用中需谨慎。

4. 工程选型要点

• 功耗敏感设备（如可穿戴、传感器节点）：优先选择 A 型 TVS 管。

• 信号接口保护（如 USB、RS-485）：只能选择 CA 型 TVS 管，但需关注其 IR 指标。

• 低压电路（<5V）：建议选用 低漏电 TVS 系列，例如专门的“Low IR”产品。

四、TVS 管选型建议

在实际应用中，工程师应结合电路特性综合考虑：

1. 确认工作电压（VRWM）

• 确保 TVS 管的工作电压高于电路正常工作电压。

2. 匹配单向/双向

• 电源轨：优先选 单向 A 型。

• 信号线：优先选 双向 CA 型。

3. 关注漏电流 IR

• 电池供电/低功耗系统：IR < 1 μA 为宜。

• 高速通信口：允许 IR 稍高，但需避免影响信号完整性。

4. 考虑封装与功耗

• 小封装（SOD-323、SOT-23）适合便携设备。

• 大功率浪涌防护（>600W）：选用 SMB、SMC 封装。

结论

通过对比可以得出：

• A 型 TVS 管：单向结构，漏电流较低，更适合低压电源轨防护。

• CA 型 TVS 管：双向结构，适合对称性接口保护，但漏电流略高。

• 在 低压应用场景，漏电流成为关键指标，工程师应在满足防护要求的前提下，优先选择 低漏电型号，以兼顾系统稳定性与能耗控制。

因此，在设计中应根据 电路类型（电源 or 信号）、电压等级以及功耗需求 来合理选型，避免因漏电流忽视而导致系统效率下降或可靠性降低。