Zjistěte, jak diody TVS chrání průmyslová rozhraní RJ45, PoE a CAN před přepětím a elektrostatickým výbojem, čímž se zvyšuje stabilita komunikačních systémů a imunita EMC.
Pozadí aplikace
Vzhledem k tomu, že systémy průmyslové automatizace se stále více spoléhají na komunikaci vysokou rychlostí, síťové protokoly jako EtherCAT, PROFINET a Modbus TCP se staly standardem v PLC, servopohonech, průmyslových branách a vzdálených I/O jednotkách. Tyto rozhraní jsou často nasazeny v prostředích s elektrickým rušením, kde hrozí nebezpečí bleskových přepětí, přechodných jevů induktivního spínání a ESD způsobeného manipulací s kabely, což ohrožuje spolehlivost. Pro ochranu síťových rozhraní jsou široce používány supresorové diody (TVS - Transient Voltage Suppression) díky své extrémně rychlé odezvě a odolnosti vůči pohlcení energie.
Princip fungování a výhody
Supresorová dioda (TVS) je obvykle zapojena mezi signálovými linkami a zemí. Pokud dojde k přechodnému napěťovému špičce, dioda přejde do režimu nízké impedance v řádu nanosekund, omezí napětí a přesměruje nadbytečnou energii pryč od citlivých součástek, jako jsou Ethernet PHY nebo SoC.
Hlavní výhody zahrnují:
Reakční doba pod jednu nanosekundu
Kompaktní pouzdra vhodná pro integraci uvnitř RJ45 nebo magnetik
Modely s nízkou kapacitou zachovávají integritu signálu na diferenciálních párech
Shoda s normami IEC61000-4-2 a IEC61000-4-5
Návrhová pravidla
Poznámky k návrhu:
Použijte TVS pole s extrémně nízkou kapacitou (<1pF) na diferenciálních párech, aby se předešlo zkreslení signálu
Vyberte TVS s vysokou energií pro napájecí piny (PoE, 48V) s impulzním proudem >30A
Umístěte TVS co nejblíže k RJ45, aby se minimalizovala parazitní indukčnost
Použití
Průmyslová brána podporující EtherCAT a Modbus TCP s integrovanou ochranou TVS pro každý port RJ45. Dvě diferenciální linky byly chráněny pomocí TVS polí s nízkou kapacitou a napájecí piny PoE byly vybaveny TVS s vysokou energií. Jednotka úspěšně prošla testy ESD ±15kV a EFT ±2kV a byla nasazena ve chytrých továrnách.
Závěr
TVS diody jsou nepostradatelné pro ochranu průmyslových ethernetových rozhraní proti přepětí a ESD. Umožňují dodržení EMC norem a zvyšují odolnost komunikačního zařízení určeného pro kritické aplikace. S tím, jak sítě rostou ve směru vyšší rychlosti a kompaktnosti, bude ochrana pomocí TVS nadále klíčovým faktorem při návrhu.
Ochrana před přepětím TVS | Ochrana průmyslové komunikace | Ochrana RJ45 | Součástky proti elektromagnetickému rušení | Potlačovací prvky ESD
EN
