Tìm hiểu cách TVS diodes bảo vệ các giao diện công nghiệp RJ45, PoE và CAN khỏi các cú sốc do sét đánh và ESD, cải thiện độ ổn định hệ thống truyền thông và khả năng miễn nhiễm EMC.
Bối cảnh ứng dụng
Khi các hệ thống tự động hóa công nghiệp ngày càng phụ thuộc vào giao tiếp tốc độ cao, các giao thức Ethernet như EtherCAT, PROFINET và Modbus TCP đã trở thành tiêu chuẩn trong PLC, bộ điều khiển servo, cổng kết nối công nghiệp và các đơn vị I/O từ xa. Các giao diện này thường được triển khai trong môi trường có nhiễu điện, nơi mà các xung sét, dao động điện cảm ứng và ESD từ việc xử lý cáp có thể đe dọa nghiêm trọng đến độ tin cậy. Diode TVS (Transient Voltage Suppression) thường được sử dụng để bảo vệ các giao diện Ethernet nhờ khả năng phản ứng siêu nhanh và khả năng hấp thụ năng lượng mạnh mẽ.
Nguyên lý hoạt động & Lợi ích
Một diode TVS thường được kết nối giữa các đường tín hiệu và đất. Khi một xung điện ngắn xảy ra, diode chuyển sang chế độ trở kháng thấp trong vài nanosecond, giữ mức điện áp và chuyển hướng năng lượng dư thừa ra khỏi các linh kiện nhạy cảm phía sau như Ethernet PHY hoặc SoC.
Các lợi ích chính bao gồm:
Thời gian phản ứng dưới nanosecond
Gói linh kiện nhỏ gọn phù hợp để tích hợp bên trong RJ45 hoặc mạch từ tính
Các mô hình điện dung thấp duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu trên các cặp vi sai
Tuân thủ các tiêu chuẩn IEC61000-4-2 và IEC61000-4-5
Hướng dẫn Thiết kế
Ghi chú thiết kế:
Sử dụng mảng TVS điện dung cực thấp (<1pF) trên các cặp vi sai để tránh méo tín hiệu
Chọn TVS năng lượng cao cho các chân cấp nguồn (PoE, 48V), với mức chịu đựng xung >30A
Đặt thiết bị TVS gần cổng RJ45 để giảm thiểu độ tự cảm ký sinh
Trường hợp sử dụng
Cổng công nghiệp hỗ trợ EtherCAT và Modbus TCP tích hợp bảo vệ TVS cho mỗi cổng RJ45. Hai đường vi sai được bảo vệ bằng mảng TVS điện dung thấp, và các chân cấp nguồn PoE được trang bị thiết bị TVS năng lượng cao. Thiết bị vượt qua bài kiểm tra ESD ±15kV và EFT ±2kV, và đã được triển khai thành công trong các nhà máy thông minh.
Phần kết luận
Diod TVS là không thể thiếu để bảo vệ giao diện Ethernet công nghiệp khỏi các xung điện và ESD. Chúng giúp đáp ứng các tiêu chuẩn EMC và tăng độ bền của thiết bị truyền thông quan trọng. Khi các mạng lưới trở nên nhanh hơn và gọn nhẹ hơn, việc bảo vệ bằng TVS sẽ vẫn là yếu tố thiết kế cốt lõi.
Bảo vệ chống sét TVS｜Bảo vệ truyền thông công nghiệp｜Bảo vệ RJ45｜Thiết bị chống nhiễu EMC｜Thiết bị triệt tiêu ESD
EN
