Узнайте, как работают TVS-диоды, их важность в защите чувствительных электронных компонентов от ЭСР-импульсов, а также как выбирать и оптимизировать их для размещения на печатных платах. Ознакомьтесь с ключевыми факторами, такими как напряжение пробоя, напряжение ограничения и оптимальное расположение для повышения уровня защиты.
Для инженеров защита от перенапряжения заключается не только в выборе подходящей силовой платы или отключении кабелей. Она включает в себя размещение компонентов защиты от переходных процессов внутри печатной платы и применение четких стратегий заземления. Диоды TVS являются распространенными компонентами, используемыми для защиты частей печатной платы, особенно в линиях передачи данных. Получив импульс электростатического разряда, они перенаправляют ток в обход защищаемых компонентов. Оптимизация размещения на печатной плате для обеспечения защиты от переходных процессов имеет решающее значение для предотвращения повреждений и поддержания надлежащей функциональности устройства.
TVS-диод в первую очередь используется для защиты оборудования от переходных процессов, особенно связанных с электростатическими разрядами. TVS-диоды часто путают с Zener или Диоды Шоттки , но они отличаются. Состоит из полупроводника с p-n-переходом, TVS-диод проводит ток во время пиковых переходных напряжений. В обычных условиях он остается с высоким импедансом и минимальным током утечки. Как только переходное напряжение превышает порог пробоя, происходит лавинный пробой, позволяя току проходить через диод, тем самым перенаправляя избыточный ток от чувствительных компонентов.
TVS-диоды реагируют чрезвычайно быстро, часто в пикосекундном диапазоне, что делает их очень эффективными при обработке быстрых импульсов электростатического разряда с крутым фронтом.
Все TVS-диоды работают одинаково: когда возникает импульсное напряжение, оно быстро превышает напряжение обратного пробоя диода, заставляя его проводить ток. Однако не все TVS-диоды одинаковы, и неправильный выбор защиты может привести к неэффективной защите от переходных процессов. При выборе TVS-диода обратите внимание на следующие ключевые параметры:
Напряжение обратного пробоя (VB): Напряжение, при котором TVS-диод начинает проводить ток.
Напряжение ограничения (VC): Напряжение, при котором TVS-диод начинает эффективно проводить ток и подавлять переходный процесс. Более низкое напряжение ограничения обеспечивает лучшую защиту.
Рабочее обратное напряжение (VWM): Максимальное обратное напряжение, при котором TVS-диод остается непроводящим, демонстрируя высокий импеданс и минимальный ток утечки.
Импульсная рассеиваемая мощность (PPP): Количество мощности, которое TVS-диод может безопасно рассеять во время переходного процесса.
Принцип работы TVS-диодов прост: когда цепь получает импульс электростатического разряда (ESD), он быстро превышает напряжение обратного пробоя диода. Токопроводящие части, подключенные к внешним разъемам, подвержены ЭСД импульсам. Если эти проводники передают сигналы к компонентам, импульс ESD может передать высокое напряжение/ток на компонент, что может привести к его повреждению.
При наличии TVS-диода импульс перенаправляется через диод, который обеспечивает путь с низким импедансом к земле. Обычно анод подключен к земле, что позволяет импульсу ESD разряжаться на плоскость земли, при условии наличия пути с низким импедансом к земле.
TVS-диоды бывают двух типов: двусторонние и односторонние, которые выполняют разные функции:
Двунаправленные TVS-диоды используются, когда цепь передает как положительные, так и отрицательные сигналы, например, в дифференциальных парах или аналоговых цепях с двунаправленными колебаниями. Эти диоды обеспечивают комплексную защиту от электростатического разряда, включая защиту при замыканиях на землю.
Односторонние TVS-диоды обеспечивают защиту, когда задействована только одна полярность. Хотя эти диоды обеспечивают защиту типовых цепей, при замыканиях на землю компоненты могут подвергаться воздействию определенного напряжения.
Выбор правильного TVS-диода — не единственное условие эффективности защиты. Большое значение имеет сама конструкция печатной платы. Следующие рекомендации помогут обеспечить оптимальную эффективность работы TVS-диодов:
Размещение: TVS-диоды следует размещать рядом с открытыми проводниками, которые могут подвергаться воздействию электростатического разряда, например, с разъемами или открытыми сигнальными линиями. Сокращение длины проводников между TVS-диодом и открытыми проводниками снижает паразитную индуктивность и улучшает время отклика.
Заземление: предпочтительно, чтобы диоды TVS подключались к плоскости заземления, отдельной от заземления защищаемого компонента. Если это невозможно, подключите их к шасси через проводники к металлическим элементам, таким как винты или монтажные отверстия. Низкоомное заземление необходимо для быстрого рассеивания энергии переходных процессов.
Устранение пассивного экранирования: некоторые компоненты, такие как экранированные разъемы, предназначены для предотвращения воздействия электростатического разряда и помех. Их следует использовать вместе с диодами TVS, чтобы обеспечить полную защиту. Экран разъема должен быть непосредственно подключен к шасси или плоскости заземления для обеспечения низкоомного пути для переходного тока.
Следуя этим рекомендациям, диоды TVS можно эффективно использовать для защиты от скачков напряжения и электростатических разрядов в схемах.
Защита диодом TVS | Советы по разводке печатных плат | Защита от электростатических разрядов | Защита от скачков напряжения | Применение диода TVS | Защита электронных компонентов | Расположение диода TVS | Проектирование защиты от перенапряжения | Защита компонентов на печатной плате | Напряжение пробоя диода TVS
EN
