クランプダイオード（TVS）SMPS｜用語集

クランプダイオード（TVS：Transient Voltage Suppressor）は、静電気放電（ESD）や雷サージ、スイッチングサージといった過渡的な高電圧から、後段の繊細なICや回路を保護するための素子です。

スナバー回路がノイズを「なだめる（減衰させる）」のに対し、TVSは「ある電圧以上を通さない（遮断・バイパスする）」という、より強力な防波堤の役割を果たします。

1. TVSダイオードの動作原理

TVSは通常、保護したいラインに対して並列に接続します。

通常時（正常電圧）: TVSは高いインピーダンス（絶縁状態）を保ち、回路動作に影響を与えません。
異常時（高電圧サージ流入）: 電圧がTVSの「崩壊電圧（ブレークダウン電圧）」を超えた瞬間、TVSは即座に導通状態（低インピーダンス）に切り替わります。
クランプ動作: サージ電流をGNDへ逃がし、後段に加わる電圧を「クランプ電圧」と呼ばれる安全なレベルまで抑制します。

2. TVSと一般的なツェナーダイオードの違い

見た目は似ていますが、設計思想が全く異なります。

比較項目	ツェナーダイオード	TVSダイオード
主な用途	電圧の安定化（定電圧源）	過渡電圧からの保護（サージ対策）
応答速度	比較的遅い	極めて速い（ピコ秒〜ナノ秒オーダー）
許容ピーク電力	低い（連続的な通電を想定）	非常に高い（瞬時の大電流に耐える設計）
寄生容量	用途により様々	高速通信用には低容量モデルが必須

3. 主要なスペックの見方

データシートを確認する際、特に重要な項目は以下の通りです。

VRWM (逆スタンドオフ電圧): 通常動作時にかかっても良い最大電圧。これ以下の電圧では、TVSは動作（リーク）してはいけません。
VBR (崩壊電圧): TVSが導通し始める電圧。
VC (クランプ電圧): サージが流れている最中に、実際に後段の回路にかかる電圧。この値が保護対象の耐圧以下である必要があります。
Cj (接合容量): 高速通信ライン（USB 3.0やHDMIなど）に使う場合、容量が大きいと信号波形が鈍るため、数pF以下の「低容量タイプ」を選定します。

4. 単方向（Unidirectional）と双方向（Bidirectional）

単方向: アノードとカソードがあり、DCライン（電源ラインなど）に使用します。逆接続時は普通のダイオードのように順方向電流が流れます。
双方向: 2つのTVSを背中合わせに結合した構造で、ACラインや、正負に振れる通信ライン（RS-485やCANなど）に使用します。

5. 実務的な使い分けと配置

配置の鉄則: サージが侵入してくる「コネクタの直近」に配置します。ICの近くに置いてしまうと、基板配線のインダクタンスによって保護効果が薄れてしまいます。
スナバーとの併用:
- スナバー: 定常的なスイッチングノイズ（リンギング）を抑えてEMC試験を通すために使用。
- TVS: 予期せぬ過大サージによる「素子破壊」を防ぐために使用。

iNARTE等の試験範囲では、静電気対策（IEC 61000-4-2）の文脈で頻出する素子です。特に高速信号ラインでの「低容量TVS」の選定ミスによる通信不良は、実務上の「あるある」トラブルの一つですね。

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