Pelajari cara kerja dioda TVS, pentingnya dalam melindungi komponen elektronik sensitif dari pulsa ESD, serta cara memilih dan mengoptimalkannya untuk tata letak PCB. Jelajahi faktor-faktor kunci seperti tegangan breakdown, tegangan clamping, dan penempatan optimal untuk perlindungan yang lebih baik.
Bagi insinyur, perlindungan terhadap lonjakan tegangan bukan hanya soal memilih papan daya yang tepat atau mencabut kabel. Ini melibatkan penempatan komponen perlindungan transien di dalam tata letak PCB dan menerapkan strategi grounding yang jelas. Dioda TVS adalah komponen umum yang digunakan untuk melindungi bagian PCB, terutama pada jalur data. Saat menerima pulsa ESD, komponen ini mengalihkan arus menjauh dari komponen yang dilindungi. Memastikan tata letak PCB mengoptimalkan perlindungan transien sangat penting untuk mencegah kerusakan dan menjaga fungsi perangkat dengan baik.
Dioda TVS terutama digunakan untuk melindungi peralatan dari kejadian transien, khususnya lonjakan yang terkait dengan ESD. Dioda TVS sering disalahpahami sebagai Zener atau Dioda Schottky , tetapi keduanya berbeda. Terdiri dari semikonduktor berbahan sambungan pn, dioda TVS menghantarkan arus selama puncak tegangan transien. Dalam kondisi normal, dioda ini tetap dalam impedansi tinggi dengan arus bocor yang sangat kecil. Ketika tegangan transien melampaui ambang batas breakdown, terjadi breakdown avalu (avalanche breakdown), memungkinkan arus mengalir melalui dioda, sehingga mengalihkan arus berlebihan dari komponen sensitif.
Dioda TVS merespons sangat cepat, seringkali dalam rentang pikodetik, menjadikannya sangat efektif dalam menangani pulsa ESD yang memiliki waktu kenaikan cepat.
Semua dioda TVS berfungsi secara serupa: ketika terjadi lonjakan tegangan transien, tegangan tersebut dengan cepat melampaui tegangan breakdown mundur dioda, menyebabkan dioda mulai menghantarkan arus. Namun, tidak semua dioda TVS sama, dan memilih perlindungan yang salah dapat mengakibatkan perlindungan transien yang tidak efektif. Saat memilih dioda TVS, pertimbangkan parameter-parameter utama berikut:
Tegangan Breakdown Mundur (VB): Tegangan di mana dioda TVS mulai menghantarkan arus.
Tegangan Pemotongan (VC): Tegangan di mana dioda TVS menghantarkan arus secara signifikan dan memotong transien. Tegangan pemotongan yang lebih rendah memberikan perlindungan yang lebih baik.
Tegangan Mundur Kerja (VWM): Tegangan bias mundur maksimum di bawah kondisi tersebut dioda TVS tetap tidak menghantarkan arus, menunjukkan impedansi tinggi dan arus bocor minimal.
Daya Puncak Pulsa (PPP): Jumlah daya yang dapat dengan aman didisipasi oleh dioda TVS selama kejadian transien.
Prinsip kerja dioda TVS sederhana: ketika sirkuit menerima pulsa ESD, tegangan akan dengan cepat melampaui tegangan breakdown mundur dioda tersebut. Konduktor yang terekspos, seperti yang terhubung ke konektor eksternal, rentan terhadap Esd pulsa. Jika konduktor tersebut membawa sinyal ke komponen, pulsa ESD dapat mentransfer tegangan/arus tinggi ke komponen tersebut, yang berpotensi merusaknya.
Dengan adanya dioda TVS, pulsa tersebut dialihkan melalui dioda, yang menyediakan jalur impedansi rendah ke ground. Umumnya, anoda dihubungkan ke ground, memungkinkan pulsa ESD untuk dilepaskan ke bidang ground, selama tersedia jalur grounding dengan impedansi rendah.
Dioda TVS tersedia dalam dua jenis: arah ganda dan arah tunggal, yang masing-masing berfungsi untuk tujuan berbeda:
Dioda TVS Dua Arah digunakan ketika sirkuit membawa sinyal positif dan negatif, seperti pada pasangan diferensial atau sirkuit analog berosilasi dua arah. Dioda ini menawarkan perlindungan ESD secara menyeluruh, termasuk selama gangguan grounding.
Dioda TVS Satu Arah memberikan perlindungan ketika hanya terdapat satu polaritas. Meskipun dioda ini menawarkan perlindungan untuk sirkuit umum, gangguan grounding dapat membuat komponen terpapar tegangan tertentu.
Selain memilih dioda TVS yang tepat, efektivitas perlindungan sangat bergantung pada tata letak PCB itu sendiri. Pedoman berikut membantu memastikan kinerja dioda TVS yang optimal:
Penempatan: Dioda TVS harus ditempatkan dekat konduktor yang terbuka dan mungkin terkena peristiwa ESD, seperti konektor atau jalur sinyal terbuka. Meminimalkan panjang jalur antara dioda TVS dan konduktor terbuka mengurangi induktansi parasitik dan meningkatkan waktu respons.
Grounding: Idealnya, dioda TVS harus dihubungkan ke bidang ground terpisah dari ground komponen yang dilindungi. Jika tidak memungkinkan, hubungkan ke ground chassis menggunakan jalur ke elemen logam seperti sekrup atau lubang pemasangan. Ground dengan impedansi rendah sangat penting untuk memastikan penghantaran energi transien yang cepat.
Menghilangkan Shielding Pasif: Beberapa komponen, seperti konektor terlindung, dirancang untuk mencegah gangguan ESD dan noise. Komponen ini harus digunakan bersama dengan dioda TVS untuk memastikan perlindungan penuh. Shield konektor harus langsung dihubungkan ke chassis atau bidang ground untuk mempertahankan jalur impedansi rendah bagi arus transien.
Dengan mengikuti panduan ini, dioda TVS dapat dimanfaatkan secara optimal untuk perlindungan lonjakan dan ESD yang efisien dalam desain rangkaian.
Proteksi dioda TVS | Tips tata letak PCB | Proteksi lonjakan ESD | Proteksi tegangan transien | Aplikasi dioda TVS | Melindungi komponen elektronik | Penempatan dioda TVS | Desain proteksi lonjakan | Proteksi komponen PCB | Tegangan tembus dioda TVS
EN
