Zjistěte, jak fungují diody TVS, jakou mají význam při ochraně citlivých elektronických komponent před ESD impulzy a jak je správně vybrat a optimalizovat pro uspořádání plošných spojů. Seznamte se s klíčovými faktory, jako jsou průrazné napětí, upínací napětí a optimální umístění pro zvýšenou ochranu.
Pro inženýry není ochrana proti přepětí jen otázkou výběru správné napájecí desky nebo odpojení kabelů. Zahrnuje umístění součástek pro ochranu proti přechodnému napětí do uspořádání plošného spoje a použití jasných strategií uzemnění. Diody TVS jsou běžné součástky používané k ochraně částí plošného spoje, zejména v datových linkách. Po přijetí ESD impulsu přesměrují proud mimo chráněné součástky. Zajištění optimálního uspořádání plošného spoje pro přechodovou ochranu je klíčové pro prevenci poškození a udržení správné funkce zařízení.
Dioda TVS se primárně používá k ochraně zařízení před přechodnými jevy, zejména špičkami souvisejícími s ESD. Diody TVS jsou často zaměňovány s Zenerovými nebo Schottkyovy diody diodami, ale liší se. Složená z polovodiče s přechodem PN vede dioda TVS proud při špičkách přechodného napětí. Za normálních podmínek zůstává ve vysoké impedanci s minimálním únikovým proudem. Jakmile přechodné napětí překročí prahovou hodnotu průrazu, nastane lavinový průraz, který umožní průchod proudu diodou, čímž se přebytečný proud přesměruje pryč od citlivých součástek.
Dioda TVS reaguje extrémně rychle, často v pikosekundovém rozmezí, díky čemuž je velmi účinná při zvládání rychlých ESD impulsů s krátkým náběhem.
Všechny diody TVS fungují podobně: když dojde k přechodnému napěťovému špičce, rychle překročí prahové napětí diody v závěrném směru, čímž se dioda začne vodivě chovat. Nicméně, ne všechny diody TVS jsou stejné a výběr nesprávné ochrany může vést k neúčinné ochraně proti přechodným jevům. Při výběru diody TVS zvažte následující klíčové parametry:
Závěrné průrazné napětí (VB): Napětí, při kterém dioda TVS začíná vést proud.
Upínací napětí (VC): Napětí, při kterém dioda TVS výrazně vede proud a omezuje přechodné napětí. Nižší upínací napětí poskytuje lepší ochranu.
Pracovní závěrné napětí (VWM): Maximální závěrné napětí, při kterém zůstává dioda TVS nevodivá, přičemž vykazuje vysokou impedanci a minimální únikový proud.
Špičkový impulzní výkon (PPP): Množství výkonu, které může dioda TVS bezpečně rozptýlit během přechodného jevu.
Princip fungování TVS diod je jednoduchý: když obvod přijme ESD impuls, rychle překročí závěrné průrazné napětí diody. Vodiče, které jsou vystaveny, jako například ty, které jsou připojeny k externím konektorům, jsou náchylné k Esd impulsům. Pokud tyto vodiče přenášejí signály do komponent, může ESD impuls přenést vysoké napětí/proud do komponenty a potenciálně ji poškodit.
V přítomnosti TVS diody je impuls odveden přes diodu, která poskytuje nízkou impedanci k zemi. Obvykle je anoda uzemněna, čímž ESD impuls může být vybit do zemní sítě, pokud je k dispozici cesta s nízkou impedancí.
TVS diody existují ve dvou typech: obousměrné a jednosměrné, které slouží různým účelům:
Obousměrné TVS diody se používají v případech, kdy obvod přenáší jak kladné, tak záporné signály, například u diferenčních párů nebo obousměrně kmitajících analogových obvodech. Tyto diody nabízejí komplexní ochranu proti ESD, včetně ochrany při poruše uzemnění.
Jednosměrné TVS diody poskytují ochranu tehdy, když je zapotřebí pouze jedna polarita. Ačkoli tyto diody zajišťují ochranu pro běžné obvody, u poruch uzemnění mohou být komponenty vystaveny určitému napětí.
Výběr správné TVS diody nestačí – účinnost ochrany výrazně závisí také na uspořádání plošného spoje (PCB). Následující pokyny pomáhají zajistit optimální výkon TVS diod:
Umístění: TVS diody by měly být umístěny v blízkosti vystavených vodičů, které mohou být vystaveny ESD událostem, jako jsou konektory nebo otevřené signálové linky. Minimalizace délky spoje mezi TVS diodou a vystavenými vodiči snižuje parazitní indukčnost a zlepšuje rychlost odezvy.
Uzemnění: Ideálně by měly být TVS diody připojeny k uzemňovací ploše oddělené od uzemnění chráněné součástky. Není-li to možné, připojte je k uzemnění skříně pomocí spojů kovových prvků, jako jsou šrouby nebo montážní otvory. Nízkou impedanci uzemnění je nezbytné zajistit pro rychlé odvedení přechodné energie.
Odstranění pasivního stínění: Některé součástky, jako jsou stíněné konektory, jsou navrženy tak, aby zabránily ESD a rušení šumem. Tyto součástky by měly být použity ve spojení s TVS diodami, aby byla zajištěna plná ochrana. Stínění konektoru by mělo být přímo uzemněno k uzemnění skříně nebo k uzemňovací ploše, aby byla zajištěna cesta s nízkou impedancí pro přechodný proud.
Dodržováním těchto pokynů lze TVS diody optimálně využít pro efektivní ochranu proti přepětí a ESD v návrzích obvodů.
Ochrana pomocí TVS diody | Tipy pro uspořádání plošného spoje | Ochrana proti elektrostatickému výboji | Ochrana proti přepětí | Aplikace TVS diody | Ochrana elektronických komponent | Umístění TVS diody | Návrh ochrany proti přepětí | Ochrana komponent na plošném spoji | Průrazné napětí TVS diody
EN
