Zistite, ako fungujú tyristorové diódy (TVS), ich význam pri ochrane citlivých elektronických komponentov pred ESD impulzmi a ako ich správne vybrať a optimalizovať pre usporiadanie dosky plošných spojov (PCB). Pozrime sa na kľúčové faktory, ako je napätie pri preboji, zvieracie napätie a optimálne umiestnenie pre zvýšenú ochranu.
Pre inžinierov nie je ochrana pred prepätím len otázkou výberu správnej rozvodnice alebo odpojenia káblov. Zahŕňa umiestnenie komponentov na ochranu pred prechodnými javmi do usporiadania dosky plošných spojov a použitie jasných stratégií uzemnenia. TVS diody sú bežné komponenty používané na ochranu častí dosky plošných spojov, najmä v dátových linkách. Po prijatí ESD impulzu preorientujú prúd mimo chránených komponentov. Zabezpečenie optimálneho usporiadania dosky plošných spojov pre prechodovú ochranu je kľúčové na predĺženie životnosti a na zabezpečenie správneho fungovania zariadenia.
Dioda TVS sa primárne používa na ochranu zariadení pred prechodovými javmi, najmä pred špičkami súvisiacimi s ESD. Diody TVS sa často zamieňajú s Zenerovou alebo Schottkyho diódy diódou, ale sú odlišné. Zložená z polovodiča s PN-prechodovým spojením, dioda TVS vedie prúd počas prechodových napäťových špičiek. Za normálnych podmienok zostáva v stave vysokého impedancie s minimálnym únikovým prúdom. Keď prechodové napätie prekročí medznú hodnotu prerazu, nastane lavínový preraz, čo umožní prúdu prejsť cez diódu a tým smerovať nadbytočný prúd preč od citlivých komponentov.
Diódy TVS reagujú mimoriadne rýchlo, často v pikosekundovom rozsahu, čo ich činí veľmi efektívnymi pri zvládaní rýchlych impulzov ESD s krátkym nárastom.
Všetky TVS diódy fungujú podobne: keď nastane prechodný napäťový impulz, rýchlo presiahne záverné prepäťové napätie diódy, čo spôsobí jej vodivosť. Nie všetky TVS diódy sú však rovnaké a výber nesprávnej ochrany môže viesť k neúčinnej ochrane pred prechodnými javmi. Pri výbere TVS diódy zvážte nasledovné kľúčové parametre:
Záverné prepäťové napätie (VB): Napätie, pri ktorom TVS dióda začína viesť prúd.
Upínacie napätie (VC): Napätie, pri ktorom TVS dióda výrazne vodí a upína prechodný jav. Nižšie upínacie napätie poskytuje lepšiu ochranu.
Pracovné záverné napätie (VWM): Maximálne záverné napätie, pri ktorom TVS dióda zostáva nevodivá, vykazuje vysokú impedanciu a minimálny únikový prúd.
Špičkový impulzný výkon (PPP): Množstvo výkonu, ktoré môže TVS dióda bezpečne rozptýliť počas prechodného javu.
Princíp činnosti TVS diód je jednoduchý: keď obvod prijme ESD impulz, tento rýchlo presiahne záverzné napätie diódy. Vystavené vodiče, ako napríklad tie pripojené k vonkajším konektorom, sú náchylné k Esd impulzom. Ak tieto vodiče prenášajú signály do komponentov, ESD impulz môže preniesť vysoké napätie/prúd na komponent, čo môže spôsobiť jeho poškodenie.
V prítomnosti TVS diódy je impulz odvedený cez túto diódu, ktorá poskytuje cestu s nízkou impedanciou do zeme. Zvyčajne je anóda uzemnená, čo umožňuje ESD impulzu vybíjať sa do uzemňovacej plochy, pokiaľ je k dispozícii cesta s nízkou impedanciou.
TVS diódy existujú v dvoch typoch: obojsmerné a jednosmerné, ktoré plnia rozličné účely:
Obojsmerné TVS diódy sa používajú v prípadoch, keď obvod prenáša kladné aj záporné signály, ako napríklad v diferenciálnych pároch alebo obojsmerných oscilujúcich analógových obvodoch. Tieto diódy ponúkajú komplexnú ochranu proti elektrostatickému výboju, vrátane ochrany počas porúch uzemnenia.
Jednosmerné TVS diódy poskytujú ochranu v prípadoch, keď je zapojená iba jedna polarita. Hoci tieto diódy ponúkajú ochranu pre typické obvody, počas porúch uzemnenia môžu byť niektoré komponenty vystavené určitému napätiu.
Okrem výberu správnej TVS diód je účinnosť ochrany výrazne závislá od samotného usporiadania plošného spoja. Nasledujúce pokyny pomáhajú zabezpečiť optimálny výkon TVS diód:
Umiestnenie: TVS diódy by mali byť umiestnené v blízkosti vystavených vodičov, ktoré môžu byť vystavené udarcu ESD, ako napríklad konektory alebo otvorené signálové vedenia. Minimalizovanie dĺžky spojov medzi TVS diódou a vystavenými vodičmi znižuje parazitnú indukčnosť a zlepšuje rýchlosť reakcie.
Uzemnenie: Ideálne by bolo, ak by sa diódy TVS mali pripojiť k samostatnej uzemňovacej ploche, oddelenej od uzemnenia chráneného komponentu. Ak to nie je možné, pripojte ich k šasi pomocou vodičov k kovovým prvkam, ako sú skrutky alebo montážne otvory. Nízkoimpedančné uzemnenie je nevyhnutné na rýchle odvedenie prechodných energií.
Odstránenie pasívneho shieldovania: Niektoré komponenty, ako napríklad shieldované konektory, sú navrhnuté tak, aby zabránili ESD a rušeniu šumom. Tieto by mali byť použité spolu s diódami TVS, aby sa zabezpečila úplná ochrana. Shield konektora by mal byť priamo uzemnený k šasi alebo uzemňovacej ploche, aby sa udržala cesta s nízkou impedanciou pre prechodný prúd.
Dodržaním týchto pokynov možno diódy TVS optimálne využiť na efektívnu ochranu pred prepätím a ESD v návrhoch obvodov.
Ochrana pomocou TVS diód | Tipy na usporiadanie dosky plošných spojov | Ochrana proti elektrostatickému výboju | Ochrana pred prenapätím | Aplikácia TVS diód | Ochrana elektronických komponentov | Umiestnenie TVS diód | Návrh ochrany pred prenapätím | Ochrana komponentov na doske plošných spojov | Prúdové prepätie TVS diód
EN
