Тази статия предоставя задълбочен анализ на ролята на TVS диодите при защитата на интерфейсите на комуникационни устройства, включително параметри за избор и препоръки за монтаж на PCB, като се засягат често срещани сценарии като RJ45, USB и CAN.
В оборудване за високоскоростна комуникация като маршрутизатори, базови станции и Ethernet комутатори, портове за данни като RJ45, USB, HDMI и CAN са изложени на взаимодействие с потребителя или външни кабели. Тези интерфейси са особено склонни към преходни смущения, причинени от буреви разряди, горещо включване или електростатичен заряд (ESD).
Въпреки че са краткотрайни (наносекунди до микросекунди), преходните напрежения често имат рязко нарастващи фронтове и високи пикови амплитуди, които могат да унищожят чувствителни PHY чипове, интерфейси на микроконтролери или дори да изпарат PCB следи в случай на липса на защита.
Диодите TVS (подаване на преходно напрежение) са полупроводникови защитни устройства, предназначени да ограничават преходни напрежения до безопасни нива в рамките на наносекунди. Те се отличават с ултрабързо време на реакция (<1 ns), ниска капацитивност и прецизно контролирани напрежения за ограничаване.
В комуникационните системи диодите TVS често се използват за защита на следните типове интерфейси:
RJ45 Ethernet портове: За смущения от гръмотевици и общ/диференциален режим на преходни напрежения
USB / HDMI: За електростатичен заряд (ESD) и горещо свързване/разграничаване (hot-swap events)
CAN / RS485: За подаване на обратни индуктивни напрежения в проводни системи на голямо разстояние
Изборът на подходяща TVS диода изисква съпоставяне на електрическите характеристики на интерфейса и изискванията за защита. Основни параметри са:
|
Параметър |
Описание |
Препоръчителен диапазон |
|
V RWM |
Обратно работно напрежение |
≥ работно напрежение на интерфейса |
|
V Скоба |
Клампингово напрежение |
< max допустимост на ИС |
|
C J |
Капацитет |
Няколко pF до десетки pF в зависимост от скоростта на предаване на данни |
|
I Pp |
Пикова импулсна токова сила |
Въз основа на очаквания клас на вълтова вълна (напр. IEC 61000-4-5) |
|
t R |
Време за реакция |
По-малко от 1ns е предпочитано |
IV. Съвети за изработване на PCB за ефективно използване на TVS
Дори и с висококачествен TVS диод, лошото изработване на PCB може да подкопае защитата. Основни насоки за изработване включват:
Поставете TVS диода възможно най-близо до външния конектор
Запазете кабелите кратки и избягвайте маршрутиране над пътищата на високочестотни сигнали
Осигурете пътища с ниско съпротивление към земята, използвайте свободно стичинг виите
Със скорости на данни над 10 Gbps, традиционните проекти на TVS изправят избор между защита и интегритет на сигнала. Основни насоки за бъдещето включват:
Телевизи с ултра-ниска капацитивност (<0,5 pF) за високочестотни диференциални сигнали
Масиви от много канали TVS за защита на многожични интерфейси като USB/HDMI
Хибридни защитни устройства с вграден EMI филтър, които набират популярност
TVS Диоди | Защита на интерфейси | Анти-електростатичен импулс | Решения за защита на комуникациите
EN
