Šis straipsnis išsamiai analizuoja TVS vamzdelių principus, pritaikymo sritis ir ateities plėtros tendencijas elektrostatinės ir žaibo apsaugai ryšių įrenginiuose, tinkamas maršrutizatoriams, optiniams moduliams, USB, LAN ir kitiems sąsajams.
I. Ryšių įrenginius kliudantys įtampos šuoliai
Šiuolaikinės ryšių sistemos, įskaitant maršrutizatorius, optinius imtuvus siuntėjus ir tinklo perjungiklius, dažnai naudojamos sudėtingose aplinkose, kurios veikiamos įvairių įtampos šuolių. Tarp jų yra elektrostatinio išsikrausčio (ESD), žaibo elektromagnetinio impulso (LEMP) ir per galios linijas perduodamų viršįtampių. Tokių šuolių pase ne tik nutrūksta signalų perdavimas, bet ir gali būti neatsisukamai sugadinti jautrūs integruotieji grandynai, dėl ko sistemos nustoja veikti ir tenka keisti įrenginius, ką reikia atlikti brangiai.
II. TVS diodų veikimo principas ir privalumai
Laikini leistinų įtampų slopinimo (TVS) diodus yra puslaidininkio komponentai, sukurti siekiant slopinti laikinas per įtampas. Jų veikimo mechanizmas apima greitą laidumą – paprastai per nanosekundes – kai įtampa viršija prietaiso pramušimo ribą. Perteklinė energija nukreipiama nuo apsaugomojo kontūro ir saugiai išsklaidoma, taip užkertant kelią elektros perkrovimui.
Palyginti su tradiciniais apsaugos metodais, tokiais kaip varistoriai ar keraminiai kondensatoriai, TVS diodai siūlo greitesnį reagavimo laiką, mažesnį nutekėjimo srovę ir kompaktišką pakuotę. Šios savybės daro juos ypač tinkamus apsaugoti duomenų linijoms, USB prievadams, LAN transiveriams, HDMI jungtims ir kitiems aukštos spartos perdavimo sąsajoms.
III. Naudojimo atvejis: RJ45 Ethernet prievado apsauga
Gigabitų ir 10-gigabitų Ethernet tinkluose diferencialinių signalų kontaktai fiziniame sluoksnio (PHY) lygmenyje yra labai jautrūs įtampos impulsams, kuriuos sukelia žaibo iškrova arba artimų elektros tinklų perkrova. Tarp RJ45 prievado ir PHY mikroschemos dažnai įstatomi TVS diodus, kurie sudaro pirmąją apsaugos liniją, efektyviai ribodami trukdžius, kol jie nepateks į jautrią loginio sluoksnio elektroniką.
Mažos talpos TVS įrenginių, kurių dažnai talpa yra mažesnė nei 1 pikofaradas, naudojimas užtikrina signalo vientisumą net esant duomenų perdavimo spartai, viršijančiai šimtus megabitų ar kelis gigabitus per sekundę.
IV. Panaudojimo atvejis: ESD apsauga optiniams moduliams ir USB prievadams
Optiniai moduliai, tokie kaip SFP+ ar QSFP, turi aukštos jautrumo laipsnio lazerinius spinduliuotuvus ir valdiklių grandines. Atnaujinimo ar diegimo metu šie prievadai yra veikiami žmogaus sukeltos elektrostatinės krovos (ESD). Lygiagrečiai sujungti TVS diodus leidžia greitai išsklaidyti tokią krūvį, apsaugant modulio išvadus nuo dielektrinio pramušimo arba terminio pažeidimo.
Panašiai, USB sąsajos, kurios yra visur naudojamos vartotojų elektronikoje ir įterptinėse sistemose, reikalauja apsaugos keliomis linijomis. Kiekviena maitinimo ir duomenų linija turi būti atskirai apsaugota naudojant TVS komponentus su maža parazitinės talpos ir greito perjungimo savybėmis, kad būtų atitinkamos tiek USB 2.0/3.0 specifikacijos, tiek ESD atsparumas.
V. Atrankos kriterijai ir ateities plėtra
Inžinieriai turi įvertinti keletą pagrindinių parametrų, kai parenkamas TVS diodas:
Įtampos klampinimo reikšmė: Turi būti žemesnė nei maksimalus mikroschemos atsparumas, tačiau virš normalios veikimo įtampos;
Maksimalus impulsinės galios reiškis: Nulemia energijos sugertuvę;
Jungties talpa: Svarbus veiksnys aukšto dažnio duomenų aplikacijose;
Korpuso tipas: Pasirinkti iš SOD-123, SOT-23, DFN0603 ir kt., priklausomai nuo PCB tankio ir terminio dizaino.
Didėjant 5G, automobilių „Ethernet“ ir kraštinių skaičiavimo sistemų naudojimui, TVS technologija vystosi link integruotų daugiakanalių masyvų, ultra žemos talpos konstrukcijų ir sujungtų ESD/įtampos perkrovių apsaugos architektūrų.
TVS Diodai | Ryšių apsaugos prietaisai | Sąsajos perkrovių apsauga
EN
