Ovaj članak daje detaljnu analizu uloge TVS dioda u zaštiti interfejsa komunikacionih uređaja, uključujući parametre za izbor i preporuke za izvođenje štampanih kola, sa primerima za RJ45, USB i CAN.
Na uređajima za brzu komunikaciju poput rutera, baznih stanica i Eternet prekidača, portovi za podatke poput RJ45, USB, HDMI i CAN izloženi su kontaktu sa korisnicima ili spoljašnjim kablovima. Ovi interfejsi posebno su skloni prelaznim smetnjama izazvanim udarom groma, vrućim utiskivanjem ili elektrostatičkim pražnjenjem (ESD).
Iako kratkotrajni (nanosekunde do mikrosekunde), prelazni naponi često imaju strm nagib i visoke amplitude vrhova, dovoljne da unište osetljive PHY čipove, interfejse mikrokontrolera ili čak ispari tragove na štampanim pločama ako se ne zaštite.
TVS (Transient Voltage Suppression) diode su poluprovodnički uređaji za zaštitu koji su dizajnirani da ograniče prelazne napone na bezbedne nivoe unutar nanosekundi. Oni imaju ultra-brzo vreme reakcije (<1ns), nisku kapacitivnost i precizno kontrolisane napon naponskog ograničenja.
U komunikacionim sistemima, TVS diode se često koriste za zaštitu sledećih tipova interfejsa:
RJ45 Ethernet portovi: Za prenapone izazvane munjom i zajedničke/diferencijalne prelazne napone
USB / HDMI: Za ESD i događaje zamene pod naponom
CAN / RS485: Za potiskivanje inverznih induktivnih napona u žičanim sistemima sa dugim rastojanjem
Odabir odgovarajuće TVS diode zahteva usklađivanje električnih karakteristika interfejsa i zahteva za zaštitu. Ključni parametri uključuju
|
Parametar |
Opis |
Preporučeni opseg |
|
V RWM |
Napon inverznog rada |
≥ napon rada interfejsa |
|
V Стезаљка |
Spregna napetost |
< maksimalna tolerancija IC-a |
|
C Ј |
Капацијент |
Nekoliko pF do desetina pF, u zavisnosti od brzine prenosa podataka |
|
Ја сам PP |
Pikovni pulsnji tok |
Na osnovu očekivane klase prenapona (npr. IEC 61000-4-5) |
|
t R |
Време одговора |
Preferirano manje od 1 ns |
IV. Saveti za izradu PCB-a za efikasnu upotrebu TVS dioda
Čak i uz kvalitetnu TVS diodu, loš PCB raspored može ugroziti zaštitu. Ključna uputstva za raspored su sledeća:
Postavite TVS diodu što je moguće bliže spoljašnjem konektoru
Održavajte kratke trase i izbegavajte vođenje preko putanja visokofrekventnih signala
Obavezno obezbedite putanje za uzemljenje sa niskom impedansom, koristite štamparske provodnike (vias) u izobilju
Са брзинама података већим од 10 Gbps, традиционални дизајни ТВС-а сусрећу се са компромисима између заштите и интегритета сигнала. Кључни правац развоја у будућности обухвата:
ТВС са ултра ниском капацитивношћу (<0,5 pF) за високобрзинске диференцијалне сигнале
Низови ТВС-а са више канала за заштиту интерфејса са више жица као што су USB/HDMI
Хибридни уређаји за заштиту са уграђеним ЕМИ филтрирањем постају све популарнији
ТВС диоде | Заштита интерфејса | Антиелектростатички удар | Решења за заштиту комуникације
EN
