Artikel ini memberikan analisis mendalam mengenai peran dioda TVS dalam perlindungan antarmuka perangkat komunikasi, termasuk parameter pemilihan dan rekomendasi tata letak PCB, mencakup skenario umum seperti RJ45, USB, dan CAN.
Pada peralatan komunikasi berkecepatan tinggi seperti router, stasiun basis, dan switch Ethernet, port data seperti RJ45, USB, HDMI, dan CAN terpapar pada interaksi pengguna atau kabel eksternal. Antarmuka ini sangat rentan terhadap gangguan transien yang disebabkan oleh lonjakan petir, hot-plugging, atau pelepasan elektrostatik (ESD).
Meskipun berdurasi singkat (dalam rentang nanodetik hingga mikrodetik), tegangan transien sering memiliki waktu kenaikan yang sangat cepat dan amplitudo puncak yang tinggi, yang mampu menghancurkan chip PHY yang sensitif, antarmuka mikrokontroler, atau bahkan menguapkan jalur PCB jika tidak dilindungi.
Dioda TVS (Transient Voltage Suppression) adalah perangkat perlindungan semikonduktor yang dirancang untuk menekan tegangan transien ke tingkat yang aman dalam hitungan nanodetik. Dioda ini memiliki waktu respons yang sangat cepat (<1 ns), kapasitas rendah, dan tegangan penekanan yang dikontrol secara ketat.
Dalam sistem komunikasi, dioda TVS umum digunakan untuk melindungi jenis antarmuka berikut:
Port Ethernet RJ45: Untuk mengatasi lonjakan akibat petir dan transien mode umum/diferensial
USB / HDMI: Untuk ESD dan peristiwa hot-swap
CAN / RS485: Untuk menekan tegangan induktif balik pada sistem kabel jarak jauh
Memilih dioda TVS yang sesuai memerlukan pencocokan karakteristik listrik antarmuka dan persyaratan perlindungan. Parameter kunci meliputi
|
Parameter |
Deskripsi |
Rentang Direkomendasikan |
|
V RWM |
Tegangan kerja balik |
≥ tegangan operasi antarmuka |
|
V Penjepit |
Tegangan penjepit |
< toleransi maksimum IC |
|
C J |
Kapasitansi |
Beberapa pF hingga puluhan pF tergantung pada kecepatan data |
|
Saya PP |
Arus Pulsa Puncak |
Berdasarkan kelas surge yang diharapkan (misalnya IEC 61000-4-5) |
|
t R |
Waktu respon |
Kurang dari 1ns lebih disukai |
IV. Tips Tata Letak PCB untuk Penggunaan TVS yang Efektif
Bahkan dengan dioda TVS berkualitas tinggi, tata letak PCB yang buruk dapat mengurangi perlindungan. Pedoman tata letak utama meliputi:
Tempatkan dioda TVS sedekat mungkin dengan konektor eksternal
Buat jalur sependek mungkin dan hindari routing di atas jalur sinyal kecepatan tinggi
Pastikan jalur ground kembali dengan impedansi rendah, gunakan stitching vias secara meluas
Dengan kecepatan data yang melampaui 10Gbps, desain TVS tradisional menghadapi kompromi antara perlindungan dan integritas sinyal. Arah utama di masa depan mencakup:
TVS kapasitas ultra-rendah (<0,5pF) untuk sinyal diferensial kecepatan tinggi
Aneka TVS multi-saluran untuk melindungi antarmuka multi-kabel seperti USB/HDMI
Perangkat perlindungan hibrida dengan penyaring EMI terintegrasi semakin populer
Dioda TVS | Perlindungan Antarmuka | Anti-Guncangan Elektrostatik | Solusi Perlindungan Komunikasi
EN
