TVS 다이오드 VRWM·VBR·VC 정격 차이

TVS 다이오드 데이터시트를 보면 VRWM, VBR, VC라는 전압 항목이 함께 표시됩니다.

세 값 모두 전압이지만 의미는 전혀 다릅니다.

가장 간단하게 보면

VRWM = 정상 동작 시 허용되는 최대 역방향 전압

VBR = TVS가 본격적으로 항복하기 시작하는 전압

VC = 서지전류가 흐를 때 실제로 제한되는 최대 클램핑 전압

으로 이해하면 됩니다.

TVS 다이오드는 무엇일까?

TVS는 Transient Voltage Suppressor의 약자입니다.

회로에 순간적으로 높은 전압이 들어왔을 때 빠르게 전류를 흘려 보내면서 민감한 부품에 걸리는 전압을 제한하는 보호소자입니다.

대표적으로

전원 입력부
CAN·RS-485 통신선
USB·HDMI 같은 인터페이스
자동차 전장회로
산업용 신호선

등의 과도전압 보호에 사용됩니다.

VRWM·VBR·VC 기본 차이

항목	의미	확인 목적
VRWM	Working Peak Reverse Voltage	정상 동작전압 확인
VBR	Breakdown Voltage	항복 시작 전압 확인
VC	Clamping Voltage	서지 발생 시 제한전압 확인

일반적인 TVS에서는 전압 관계가

VRWM < VBR < VC

형태가 됩니다.

VRWM은 무엇을 의미할까?

VRWM은 Working Peak Reverse Voltage로 정상상태에서 TVS에 계속 인가할 수 있는 최대 역방향 동작전압을 의미합니다.

TVS는 이 전압 영역에서 거의 동작하지 않고 높은 임피던스 상태를 유지합니다.

따라서 보호하려는 회로의 정상전압보다 VRWM을 너무 낮게 선택하면 정상 동작 중에도 TVS에 불필요한 전류가 흐를 수 있습니다.

예를 들어 정상적으로 최대 12V가 걸리는 전원선이라면 단순히 12V TVS라고만 판단하기보다 실제 최대 동작전압과 공차까지 고려해 VRWM을 선택해야 합니다.

VBR은 항복전압이다

VBR은 Breakdown Voltage입니다.

TVS에 걸리는 역방향 전압이 VBR 영역에 도달하면 애벌랜치 항복이 시작되면서 전류가 빠르게 증가합니다.

데이터시트에서는 보통

VBR @ IT

형태로 표시됩니다.

여기서 IT는 VBR을 측정할 때 사용하는 **시험전류(Test Current)**입니다.

예를 들어

VBR = 13.3~14.7V @ 1mA

라고 적혀 있다면 1mA의 시험전류 조건에서 항복전압이 해당 범위 안에 있다는 의미입니다.

VC는 실제 보호전압과 관련이 있다

VC는 Clamping Voltage, 즉 클램핑 전압입니다.

큰 서지전류가 TVS를 통과하면 TVS 양단전압은 단순히 VBR에서 멈추는 것이 아니라 더 높아집니다.

이때 지정된 피크 펄스전류인 IPP가 흐를 때 TVS 양단에 나타나는 최대전압을 VC라고 합니다.

따라서 보호하려는 IC나 회로가 실제로 견딜 수 있는 전압과 비교할 때는 VBR보다 VC가 더 중요할 수 있습니다.

예를 들어 어떻게 읽을까?

가상의 TVS 사양이 다음과 같다고 해보겠습니다.

VRWM = 12V

VBR = 13.3~14.7V

VC = 19.9V @ IPP 30A

이를 해석하면

정상상태에서는 약 12V까지 TVS가 본격적으로 동작하지 않고,

13V대 이상의 영역에서 항복이 시작되며,

큰 서지전류 30A가 흐를 때는 TVS 양단전압이 최대 약 19.9V까지 올라갈 수 있다는 의미입니다.

즉 12V TVS라고 해서 서지 시 전압을 정확히 12V로 고정해주는 것은 아닙니다.

VBR만 보고 선택하면 안 되는 이유

TVS를 선택할 때 흔히 발생하는 실수 중 하나는 VBR만 보고 보호전압을 판단하는 것입니다.

예를 들어 보호하려는 IC의 절대최대정격이 18V인데 TVS의 VBR이 15V라고 하더라도, 실제 서지조건에서 VC가 22V까지 올라간다면 IC에는 너무 높은 전압이 전달될 수 있습니다.

따라서

회로 정상 최대전압 < VRWM

이면서 동시에

VC가 보호대상 회로의 허용범위를 넘지 않는지

확인해야 합니다.

IPP도 함께 확인해야 한다

VC는 단독으로 정해지는 값이 아니라 특정 IPP(Peak Pulse Current) 조건에서 측정됩니다.

예를 들어

VC = 21.5V @ IPP = 28A

라는 사양이라면 28A의 펄스전류가 흐르는 조건에서 최대 클램핑전압이 21.5V라는 의미입니다.

따라서 서로 다른 TVS 제품의 VC를 비교할 때는 반드시 같은 시험전류와 파형 조건인지 확인해야 합니다.

단방향과 양방향 TVS 차이도 있다

TVS 다이오드는 크게

Unidirectional = 단방향

Bidirectional = 양방향

제품으로 나뉩니다.

단방향 TVS는 DC 전원선처럼 전압극성이 정해진 회로에 많이 사용되고, 양방향 TVS는 양극성과 음극성 과도전압이 모두 발생할 수 있는 통신·신호회로에서 사용될 수 있습니다.

다만 실제 선택에서는 극성뿐 아니라 신호전압과 정전용량, 서지전류 등을 함께 확인해야 합니다.

신호선에서는 정전용량도 중요하다

고속 데이터라인에서는 VRWM·VBR·VC만 보면 부족합니다.

TVS에는 자체 정전용량이 있기 때문에 USB나 HDMI처럼 신호속도가 높은 회로에서는 정전용량이 지나치게 크면 신호 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

따라서 고속 신호선에서는

VRWM

VC

정전용량(Cj 또는 CT)

을 함께 확인해야 합니다.

실제 데이터시트는 어떻게 읽을까?

TVS 데이터시트에서 다음 항목을 함께 확인하면 됩니다.

VRWM
정상 동작 시 허용 가능한 최대 역전압

IR
VRWM에서 흐르는 누설전류

VBR
항복이 시작되는 전압

IT
VBR 측정에 사용되는 시험전류

VC
서지 시 최대 클램핑 전압

IPP
VC 조건에서 흐르는 피크 펄스전류

즉 TVS 하나를 선택할 때는 단순히 몇 V 제품인지보다 이 값들의 관계를 함께 보는 것이 중요합니다.

정리

TVS 다이오드의 VRWM·VBR·VC는 각각 역할이 다릅니다.

VRWM = 정상 동작 가능한 최대 역전압

VBR = TVS가 항복하기 시작하는 전압

VC = 실제 서지전류가 흐를 때 나타나는 최대 클램핑 전압

일반적으로

VRWM < VBR < VC

관계가 형성됩니다.

TVS를 선택할 때는 회로의 정상 최대전압 → VRWM → VBR → VC → IPP → 보호대상의 최대 허용전압 순서로 확인하면 이해하기 쉽습니다.

특히 VBR이 보호전압이다라고 생각하기보다 실제 서지 상황에서는 VC까지 올라갈 수 있다는 점을 확인하는 것이 중요합니다.

참고자료

• onsemi – AND8181/D, TVS Diode Terminology – VRWM을 최대 DC 동작전압, VBR을 애벌랜치 항복전압, VC를 최대 피크 펄스전류에서의 최대 클램핑 전압으로 정의합니다. onsemi
• Toshiba – Basics of ESD Protection (TVS) Diodes – VRWM·VBR·IR·VC·IPP 및 고속 신호선에서의 정전용량 선택 기준 참고. Toshiba Semiconductor Storage
• PANJIT – TVS Diode Power Rating Evaluation – VRWM, VBR, VC, IPP와 10/1000µs 펄스 조건의 관계 참고. Panjit