在現代電子產品的設計中，瞬態電壓（如ESD、電源浪涌、雷擊感應）是常見卻又危險的破壞源。為了保護電路不被這些異常電壓擊穿，設計者通常會在關鍵位置加上TVS二極管。TVS（Transient Voltage Suppressor）即瞬態電壓抑制器，是一種能夠在納秒級時間內響應、吸收浪涌電流、鉗制電壓的防護器件。

但很多工程師在設計時雖然使用了TVS，卻發現一旦進行浪涌測試、靜電測試或者設備在野外工作一段時間后，器件仍然損壞、電路燒毀。歸根到底，問題出在TVS的選型誤區——不是用錯，而是“選錯”。下面我們就從三個方面具體剖析這些高頻“翻車點”。

第一坑：只看擊穿電壓VBR，忽視鉗位電壓VC

很多人選擇TVS時第一眼看的就是“擊穿電壓”（VBR），覺得這個參數決定了器件什么時候“開始導通”，于是選了一個看起來接近系統工作電壓的VBR值，便放心使用。但其實這只是TVS觸發保護的起始點，真正重要的防護能力體現在哪？是在鉗位電壓（VC）。

鉗位電壓是TVS導通之后，在浪涌電流流過它的過程中所維持的最高壓降。如果VC超過了你后級電路或芯片的最大耐壓，就等于是“防護器件親手把你的芯片送走”。比如一個通信芯片最大耐壓是20V，你用了VBR為17V的TVS，但它的VC高達24V，那芯片在浪涌時還是會因超壓損壞。

真實工程示例：

一個DC-DC模塊輸入為12V，容忍電壓上限為20V，工程師使用了一顆TVS，VBR是14.5V，看起來還不錯，結果做ESD測試時模塊燒毀。查數據表發現這顆TVS的VC為23.8V，遠超模塊能承受的范圍。

正確思路：

1. 首先明確被保護電路的最大承受電壓（比如20V）；

2. 再選擇VC小于這個極限的TVS（比如VC ≤ 18V）；

3. 確保VBR也要高于電路最大工作電壓，避免TVS在正常工作狀態下“搶跑”導通。

第二坑：只看TVS功率標稱值，忽略浪涌波形導致選型失配

很多TVS產品在數據手冊中都會寫明它能承受的“最大浪涌功率”，比如600W、1500W、5000W等。于是工程師看到5000W，覺得“夠頂”了。但這些功率值都是在標準測試波形下測得的，比如10/1000μs波形。如果你實際遇到的是8/20μs、6.4/69μs、甚至更短更陡的波形，那TVS的真實承受功率是要打折的。

更重要的是，你要根據實際的浪涌環境，計算真實的電流值，再回推功率。如果你只是“覺得差不多”，選出來的TVS往往在實際浪涌發生時就被燒毀，甚至TVS短路還會引起二次損壞。

實際計算示例：

某工業設備輸入端預期會遭遇500V浪涌，源阻抗為2Ω，對應最大浪涌電流：

I_peak = 500V / 2Ω = 250A

TVS工作鉗位電壓為45V，波形為8/20μs，對應功率：

P_peak = VC × I × 波形系數 = 45V × 250A × 0.33 ≈ 3712W

如果你選了一顆TVS，標稱最大功率只有3000W，那這顆器件在浪涌過程中必然因功率超限而損壞。

選型建議：

1. 計算浪涌電流（由測試電壓與源阻抗得出）；

2. 使用P = VC × I × 波形修正系數來評估TVS功率需求；

3. TVS功率必須大于計算結果，并有30%以上冗余；

4. 不同浪涌波形選擇TVS要使用不同的修正系數，避免直接照搬數據手冊最大功率。

第三坑：高速接口使用普通TVS，導致信號嚴重失真

現代通信設備中，越來越多使用高速數字接口，比如USB 3.0、HDMI、DisplayPort、CAN-FD、LVDS等。為了保護這些接口不被ESD擊穿，TVS是必須的。但若使用了不合適的TVS，其本身的結電容（Cj）過大，會在信號鏈中引入嚴重反射、畸變、波形邊沿失真等問題，最終導致通信異常或性能下降。

常見現象包括：USB接口插上后不識別、HDMI畫面花屏、CAN總線通信錯誤率高等。而這些問題，在查電源干擾、主控時序、走線長度都排查不出后，往往最后發現是TVS選型出了問題。

舉例說明：

某客戶設計USB 3.0接口，數據傳輸速率5Gbps，在ESD防護設計時選用了一顆價格便宜的TVS，結電容為30pF。結果USB設備在連接時經常掉線，傳輸文件出現錯誤。后來換成一顆結電容為0.5pF的低電容TVS后，問題立刻消失。

推薦策略：

1. 所有高速差分信號（如USB、HDMI、CAN-FD）選TVS時必須查看結電容參數；

2. TVS結電容應低于1pF，理想值為0.2~0.5pF；

3. 盡量選擇專為高速接口設計的“Low Cap”或“Ultra Low Cap”系列器件；

4. 若信號異常嚴重，可使用TClamp、ESD保護陣列等專用器件。

總結：

TVS的選型不是一個“拍腦袋”的動作，更不是“有就行”的工程心理安慰。浪涌防護失敗，不是TVS不行，而是用得不對。