Bài viết này cung cấp phân tích chi tiết về vai trò của diode TVS trong việc bảo vệ giao diện thiết bị viễn thông, bao gồm các thông số lựa chọn và khuyến nghị bố trí PCB, đồng thời đề cập đến các kịch bản phổ biến như RJ45, USB và CAN.
Trong các thiết bị truyền thông tốc độ cao như bộ định tuyến, trạm gốc và bộ chuyển mạch Ethernet, các cổng dữ liệu như RJ45, USB, HDMI và CAN tiếp xúc với người dùng hoặc cáp bên ngoài. Những giao diện này đặc biệt dễ bị nhiễu điện áp đột ngột do sét đánh, cắm nóng hoặc phóng điện tĩnh (ESD).
Mặc dù thời gian tồn tại ngắn (vài nanosecond đến microsecond), điện áp đột ngột thường có thời gian tăng rất nhanh và biên độ đỉnh cao, có thể phá hủy các chip PHY nhạy cảm, giao diện vi điều khiển hoặc thậm chí làm bốc hơi các đường mạch PCB nếu không được bảo vệ.
TVS (Transient Voltage Suppression) diodes are semiconductor protection devices designed to clamp transient voltages to safe levels within nanoseconds. They feature ultra-fast response times (<1ns), low capacitance, and tightly controlled clamping voltages.
In communication systems, TVS diodes are commonly used for protecting the following types of interfaces:
RJ45 Ethernet Ports: For lightning-induced surges and common/differential mode transients
USB / HDMI: For ESD and hot-swap events
CAN / RS485: To suppress reverse inductive voltages in long-distance wired systems
Selecting a suitable TVS diode requires matching the interface's electrical characteristics and protection requirements. Key parameters include
|
Thông số kỹ thuật |
Mô tả |
Recommended Range |
|
V RWM |
Reverse working voltage |
≥ interface operating voltage |
|
V Kẹp |
Điện áp kẹp |
< Độ dung nạp tối đa của IC |
|
C J |
Khả năng |
Vài pF đến hàng chục pF tùy theo tốc độ dữ liệu |
|
Tôi Pp |
Dòng xung đỉnh |
Dựa trên lớp xung đột dự kiến (ví dụ: IEC 61000-4-5) |
|
t R |
Thời gian Phản hồi |
Ít hơn 1ns là ưu tiên |
IV. Gợi ý bố trí PCB để triển khai TVS hiệu quả
Ngay cả với một diode TVS chất lượng cao, bố trí PCB kém cũng có thể làm giảm hiệu quả bảo vệ. Các nguyên tắc bố trí quan trọng bao gồm:
Đặt diode TVS càng gần chân kết nối bên ngoài càng tốt
Giữ các đường dẫn ngắn và tránh đi dây qua các đường tín hiệu tốc độ cao
Đảm bảo đường dẫn nối đất trở kháng thấp, sử dụng rộng rãi các lỗ via liên kết
Với tốc độ dữ liệu vượt quá 10Gbps, các thiết kế TVS truyền thống đang gặp phải sự đánh đổi giữa bảo vệ và độ toàn vẹn tín hiệu. Các định hướng tương lai chính bao gồm:
TVS điện dung cực thấp (<0,5pF) cho tín hiệu vi sai tốc độ cao
Mảng TVS nhiều kênh để bảo vệ các giao diện nhiều dây như USB/HDMI
Thiết bị bảo vệ lai tích hợp sẵn bộ lọc EMI đang ngày càng phổ biến
Diode TVS | Bảo vệ Giao diện | Chống Sét Điện tĩnh | Giải pháp Bảo vệ Truyền thông
EN
