Perlindungan Lonjakan dalam Peralatan Komunikasi: Peranan Diod TVS

I. Ancaman Lonjakan yang Dihadapi oleh Peralatan Komunikasi

Sistem komunikasi moden, termasuk penghala, transceiver optik, dan suis rangkaian, kerap kali dipasang dalam persekitaran kompleks yang mendedahkan mereka kepada pelbagai fenomena voltan lampau. Ini termasuk pelepasan elektrostatik (ESD), denyut elektromagnetik kilat (LEMP), dan voltan berlebihan yang berlaku melalui talian kuasa. Voltan lampau sebegini tidak sahaja mengganggu penghantaran isyarat, malah juga boleh memperosakkan litar bersepadu yang peka secara berkekalan, seterusnya menyebabkan gangguan sistem dan penggantian kelengkapan yang mahal.

II. Prinsip Operasi dan Kelebihan Diod TVS

Diod Penekanan Voltan Transien (TVS) adalah komponen semikonduktor yang direka bentuk secara khusus untuk menekan voltan transien. Mekanisme operasinya melibatkan pengaliran yang pantas—biasanya dalam skala nanosaat—apabila voltan talian melampaui ambang lutsuh peranti tersebut. Tenaga berlebihan dialihkan dari litar yang dilindungi dan diserap dengan selamat, seterusnya mencegah kegagalan akibat tekanan elektrik.

Berbanding kaedah perlindungan tradisional seperti varistor atau kapasitor seramik, diod TVS menawarkan masa tindak balas yang lebih cepat, arus bocor yang lebih rendah, dan pembungkusan yang lebih kecil. Ciri-ciri ini menjadikannya sesuai untuk melindungi talian data, port USB, transceiver LAN, penyambung HDMI, dan antara muka penghantaran kelajuan tinggi yang lain.

III. Kes Penggunaan: Perlindungan Port Ethernet RJ45

Dalam rangkaian Ethernet gigabit dan 10-gigabit, pin isyarat beza di lapisan PHY adalah sangat mudah terjejas oleh voltan kilat atau voltan kuasa berhampiran yang tinggi. Diod TVS biasanya ditempatkan di antara port RJ45 dan cip PHY untuk membentuk barisan pertahanan utama, secara berkesan mengawal transien sebelum sampai ke lapisan logik yang lebih halus.

Penggunaan peranti TVS berkapasitan rendah—yang biasanya dikadarkan di bawah 1 pikofarad—memastikan kebolehpercayaan isyarat kekal dikekalkan walaupun pada kadar data yang melebihi ratusan megabit atau beberapa gigabit sesaat.

IV. Kes Penggunaan: Perlindungan ESD untuk Modul Optikal dan Port USB

Modul optikal seperti SFP+ atau QSFP mengandungi pemancar laser dan litar pemandu berkepekaan tinggi. Semasa penyelenggaraan atau pemasangan, port ini terdedah kepada pelepasan elektrostatik (ESD) yang disebabkan oleh manusia. Diod TVS yang dipasang dalam konfigurasi selari dapat membuang cas tersebut dengan cepat, melindungi pinout modul daripada kegagalan dielektrik atau kerosakan terma.

Begitu juga, antara muka USB—yang biasa dijumpai dalam elektronik pengguna dan sistem terbenam—memerlukan perlindungan berbilang talian. Setiap talian kuasa dan data mesti dilindungi secara individu menggunakan komponen TVS dengan kapasitan parasit yang rendah dan ciri pensuisan yang pantas untuk memenuhi spesifikasi USB 2.0/3.0 serta ketahanan ESD.

V. Kriteria Pemilihan dan Perkembangan Akan Datang

Jurutera perlu menilai beberapa parameter utama apabila memilih diod TVS:

Voltan Clamping: Mesti berada di bawah rintangan maksimum cip tetapi di atas voltan operasi normal;

Kuasa Denyutan Maksimum: Menentukan keupayaan penyerapan tenaga;

Kapasitan Persimpangan: Faktor kritikal dalam aplikasi data kelajuan tinggi;

Jenis Pembungkusan: Pilih daripada SOD-123, SOT-23, DFN0603, dan lain-lain, bergantung kepada kepadatan PCB dan reka bentuk terma.

Dengan peningkatan penggunaan 5G, Ethernet automotif, dan sistem komputing tepi, teknologi TVS sedang berkembang ke arah tatasusunan berbilang saluran bersepadu, rekabentuk kapasitan ultra-rendah, dan seni bina perlindungan ESD/kilat yang disatukan.

Diod TVS | Peranti Perlindungan Komunikasi | Perlindungan Kilat Antaramuka