เรียนรู้ว่าไดโอด TVS ช่วยปกป้องอินเทอร์เฟซ RJ45, PoE และ CAN ในระบบอุตสาหกรรมจากแรงดันไฟฟ้าเกินและปรากฏการณ์ ESD อย่างไร เพื่อเพิ่มเสถียรภาพของระบบสื่อสารและความต้านทาน EMC
ประวัติการสมัคร
เมื่อระบบออโตเมชันในอุตสาหกรรมเริ่มพึ่งพาการสื่อสารที่มีความเร็วสูงมากขึ้น โปรโตคอล Ethernet เช่น EtherCAT, PROFINET และ Modbus TCP ได้กลายเป็นมาตรฐานใน PLCs, ไดรฟ์เซอร์โว, เกตเวย์อุตสาหกรรม และหน่วย I/O แบบระยะไกล อินเทอร์เฟซเหล่านี้มักถูกนำไปใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงรบกวนทางไฟฟ้า โดยมีปรากฏการณ์ฟ้าผ่า การเปลี่ยนสถานะของโหลดเหนี่ยวนำ และไฟฟ้าสถิต (ESD) จากการจัดการสายเคเบิล ซึ่งล้วนเป็นภัยคุกคามที่สำคัญต่อความน่าเชื่อถือ TVS (Transient Voltage Suppression) ไดโอดถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการป้องกันอินเทอร์เฟซ Ethernet เนื่องจากมีความสามารถตอบสนองได้รวดเร็วและสามารถดูดซับพลังงานได้ดีเยี่ยม
หลักการทำงานและประโยชน์
TVS ไดโอดโดยปกติจะถูกติดตั้งระหว่างสายสัญญาณกับกราวด์ เมื่อมีแรงดันไฟฟ้ากระชากเกิดขึ้น ไดโอดจะเปลี่ยนไปอยู่ในโหมดความต้านทานต่ำภายในระดับนาโนวินาที เพื่อจำกัดแรงดันและเบี่ยงเบนพลังงานส่วนเกินให้ไหลออกจากส่วนประกอบที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้า เช่น Ethernet PHYs หรือ SoCs
ประโยชน์สำคัญ ได้แก่:
เวลาตอบสนองระดับต่ำกว่าหนึ่งนาโนวินาที
บรรจุภัณฑ์ขนาดเล็ก เหมาะสำหรับการติดตั้งภายใน RJ45 หรือแมกเนติกส์
โมเดลความจุต่ำช่วยรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณบนคู่สายเชิงอนุพันธ์
เป็นไปตามมาตรฐาน IEC61000-4-2 และ IEC61000-4-5
แนวทางการออกแบบ
หมายเหตุการออกแบบ:
ใช้แอเรย์ TVS ที่มีความจุไฟฟ้าต่ำมาก (<1pF) บนคู่สายเชิงอนุพันธ์เพื่อป้องกันการบิดเบือนของสัญญาณ
เลือกใช้ TVS สำหรับขาจ่ายไฟที่มีพลังงานสูง (PoE, 48V) โดยมีค่ากระแสไฟกระชาก >30A
ติดตั้งอุปกรณ์ TVS ให้อยู่ใกล้ RJ45 เพื่อลดการเหนี่ยวนำแบบพาราซิติก
กรณีการใช้
เกตเวย์อุตสาหกรรมที่รองรับ EtherCAT และ Modbus TCP มีระบบป้องกัน TVS ในตัวสำหรับพอร์ต RJ45 แต่ละพอร์ต มีการป้องกันสายเชิงอนุพันธ์สองเส้นโดยใช้แอเรย์ TVS ที่มีความจุไฟฟ้าต่ำ และมีอุปกรณ์ TVS พลังงานสูงสำหรับขาจ่ายไฟ PoE หน่วยผ่านการทดสอบ ESD ระดับ ±15kV และ EFT ระดับ ±2kV และได้ถูกนำไปใช้งานอย่างประสบผลในโรงงานอัจฉริยะ
สรุป
ไดโอด TVS มีความจำเป็นอย่างยิ่งในการปกป้องอินเทอร์เฟซ Ethernet ในอุตสาหกรรมจากการเกิดแรงดันไฟฟ้ากระชากและไฟฟ้าสถิต (ESD) ซึ่งช่วยให้สามารถปฏิบัติตามมาตรฐาน EMC และเพิ่มความทนทานของอุปกรณ์สื่อสารที่สำคัญต่อการดำเนินงาน เมื่อเครือข่ายมีความเร็วสูงขึ้นและมีขนาดเล็กลง การป้องกันด้วย TVS จะยังคงเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงหลักในการออกแบบ
การป้องกันแรงดันกระชากแบบ TVS|การป้องกันการสื่อสารในอุตสาหกรรม|การป้องกัน RJ45|องค์ประกอบป้องกันการรบกวนทางไฟฟ้า EMC|อุปกรณ์ลดทอน ESD