Dowiedz się, jak diody TVS chronią interfejsy RJ45, PoE i CAN w przemyśle przed przepięciami i wyładowaniami elektrostatycznymi, zwiększając stabilność systemów komunikacyjnych oraz odporność EMC.
Tło aplikacji
W miarę jak systemy automatyki przemysłowej coraz bardziej polegają na komunikacji wysokiej szybkości, protokoły Ethernetowe takie jak EtherCAT, PROFINET i Modbus TCP stały się standardem w PLC, napędach serwo, bramkach przemysłowych i zdalnych jednostkach wejścia/wyjścia. Interfejsy te są często wdrażane w środowiskach o dużej zakłóceniach elektrycznych, gdzie przepięcia wywołane wyładowaniami atmosferycznymi, przejścia indukcyjne oraz ESD powstałe przy manipulowaniu przewodami stanowią poważne zagrożenie dla niezawodności. Dioda TVS (Transient Voltage Suppression) jest szeroko stosowana w celu ochrony interfejsów Ethernetowych dzięki swojej ultra-szybkiej reakcji i solidnej odporności na pochłanianie energii.
Zasada działania i korzyści
Dioda TVS jest zazwyczaj podłączona pomiędzy liniami sygnałowymi a masą. Gdy wystąpi impuls napięcia, dioda przechodzi w tryb niskiej impedancji w ciągu nanosekund, ograniczając napięcie i kierując nadmiarową energię z dala od wrażliwych komponentów downstream, takich jak kontrolery Ethernet PHY lub SoC.
Główne korzyści to:
Czas reakcji poniżej nanosekundy
Kompaktowe obudowy odpowiednie do integracji wewnątrz złączy RJ45 lub elementów magnetycznych
Modele o niskiej pojemności zapewniają integralność sygnału na liniach różnicowych
Zgodność ze standardami IEC61000-4-2 oraz IEC61000-4-5
Wytyczne projektowe
Uwagi projektowe:
W celu uniknięcia zniekształceń sygnału stosuj układy TVS o bardzo niskiej pojemności (<1 pF) na liniach różnicowych
Dobierz wysokowydajne TVS do pinów zasilania (PoE, 48 V) o wartościach prądu udarowego >30 A
Umieść elementy TVS jak najbliżej złącza RJ45, aby zminimalizować indukcyjność pasożytniczą
Przykłady zastosowania
Brama przemysłowa z obsługą EtherCAT i Modbus TCP oraz zintegrowaną ochroną TVS dla każdego portu RJ45. Linie różnicowe chronione są za pomocą układów TVS o niskiej pojemności, natomiast do pinów zasilania PoE dobrane zostały elementy TVS o wysokiej odporności energetycznej. Urządzenie przeszło testy ESD ±15 kV i EFT ±2 kV i zostało pomyślnie wdrożone w inteligentnych fabrykach.
Wnioski
Diody TVS są nieodzowne przy ochronie przemysłowych interfejsów Ethernet przed przepięciami i wyładowaniami elektrostatycznymi. Umożliwiają spełnienie norm EMC i zwiększają trwałość urządzeń komunikacyjnych o kluczowym znaczeniu. W miarę wzrostu szybkości i kompaktowości sieci, ochrona TVS pozostanie podstawowym zagadnieniem projektowym.
Ochrona przed przepięciami TVS｜Ochrona komunikacji przemysłowej｜Ochrona RJ45｜Komponenty przeciwzakłóceniowe EMC｜Urządzenia do tłumienia ESD
EN
