Ez a cikk részletesen elemzi a TVS-diódák szerepét a kommunikációs eszközök interfészvédelmében, érintve a kiválasztási paramétereket és a nyomtatott áramkör-elrendezésre vonatkozó ajánlásokat, kitérve gyakori alkalmazási példákra, mint például RJ45, USB és CAN.
A routerekhez, bázisállomásokhoz és Ethernet switch-ekhez hasonló nagysebességű kommunikációs eszközökben az RJ45, USB, HDMI és CAN típusú adatportok ki vannak téve a felhasználói beavatkozásnak vagy külső kábelezésnek. Ezek az interfészek különösen érzékenyek a villám által kiváltott túlfeszültségek, a forró csatlakoztatás vagy az elektrosztatikus kisülés (ESD) okozta tranziens zavarokra.
Bár rövid ideig tartanak (nanoszekundumtól mikroszekundumig), a tranziens feszültségek gyakran meredek emelkedési idővel és magas csúcsfeszültséggel rendelkeznek, amelyek képesek kisérni a kényes PHY chipjeket, mikrovezérlő interfészeket, sőt akár a PCB nyomok elpárologtatását is, ha nincs védelem.
A TVS (átmeneti feszültség levezető) diódák félvezető védelmi eszközök, amelyek az átmeneti feszültségek csúcsértékét nanoszekundum alatt csökkentik biztonságos szintre. Ezeknek az eszközöknek az alábbi jellemzőik vannak: rendkívül gyors reakcióidő (<1 ns), alacsony kapacitás és szigorúan szabályozott levezetési feszültségek.
Kommunikációs rendszerekben a TVS diódákat gyakran az alábbi típusú interfészek védelmére használják:
RJ45 Ethernet csatlakozók: Villám által kiváltott túlfeszültségek és közös/differenciális módusú transziensek ellen
USB / HDMI: ESD és forrócsere (hot-swap) események ellen
CAN / RS485: Fordított induktív feszültségek elnyomására hosszú távolságra vezetett kábeles rendszerekben
Egy megfelelő TVS dióda kiválasztása az interfész elektromos jellemzőinek és védelmi követelményeinek összehangolását igényli. A kulcsparaméterek közé tartoznak
|
Paraméter |
Leírás |
Ajánlott tartomány |
|
V. RWM |
Fordított üzemi feszültség |
≥ az interfész üzemeltetési feszültsége |
|
V. Szorító |
Csatolási feszültség |
< max. tűrés az IC-nél |
|
C J |
A kapacitás |
Néhány pF-tól tízes pF-ig adatátviteli sebességtől függően |
|
Én... PP |
Csúccsakadékos áramerősség |
A várható túlfeszültségi osztály alapján (pl. IEC 61000-4-5) |
|
t R |
Válaszolási idő |
1 ns alatti érték javasolt |
IV. Nyomtatott áramkör (PCB) elrendezési tippek hatékony TVS alkalmazásához
Még egy minőségi TVS diódával is a rossz PCB elrendezés veszélyeztetheti a védelmet. Fontos elrendezési irányelvek:
A TVS diódát helyezze el a külső csatlakozóhoz lehetőleg közel
Rövid vezetékeket alkalmazzon, és kerülje az elvezetést nagysebességű jelutak felett
Biztosítson alacsony impedanciájú földvisszatérési utakat, és bőven használjon összekötő átmeneteket (stitching vias)
A 10 Gbps sebességet meghaladó adatátviteli sebességek miatt a hagyományos TVS-tervezések kompromisszumot jelentenek a védelem és a jelminőség között. A jövő kulcsirányai közé tartoznak:
Ultra alacsony kapacitású TVS (<0,5 pF) nagy sebességű differenciális jelekhez
Többcsatornás TVS-egységek többvezetékes csatolók, mint például USB/HDMI védelmére
Kombinált védelmi eszközök beépített EMI-szűréssel egyre népszerűbbé válnak
TVS-diódák | Interfészvédelem | Antisztatikus túlfeszültségvédelem | Kommunikációs védelmi megoldások
EN
