是用于保护PCB布局中组件的常用组件,这些组件放置在数据线上,一旦电路中接收到从受保护组件转移开来。确保 PCB 布局可以对瞬态保护来优化,并能防止炸电路板并且保证一个功能良好的设备。
的瞬态事件影响的组件。(不要将TVS管与齐纳二极管或肖特基二极管混淆。)
它由一个 pn半导体结组成,该结在瞬态电压尖峰期间变为导通状态。在正常情况下,
当瞬态电压抑制器上的电压上升超过其阈值电压时,半导体中的雪崩效应会导致 pn 结开始导电,从而提供一条低阻抗路径,将过大的电流从受保护的设备中导出。
TVS 二极管的响应时间很快,通常以皮秒表示,因此这些组件可以非常快速地转移强 ESD 脉冲,即使该 ESD 脉冲具有相对较快的上升时间。
所有的TVS二极管本质上都是二极管:如果你施加足够大的正向或反向偏置电压,(找元器件现货上唯样商城)TVS二极管就会开始导通,当然,并不是所有的TVS二极管都是一样的。
如果选择了错误的保护,有几率会使瞬态保护从一开始就失效。选择瞬态抑制二极管时,你有必要了解一些参数:
一旦 TVS 二极管开始导通,它会将 ESD 脉冲从受保护的组件转移开。
钳位电压是 TVS 二极管在超过反向偏置击穿后将显着导通的最小电压。该值定义在指定峰值电流的限制范围内。
通常,较低的 VC 值将为组件提供更多保护,因此应选择 VC,使其小于受保护组件的输入电压限制。
所有TVS二极管的工作原理都很简单:当电路接收到ESD脉冲时,该脉冲会很快超过二极管的反向偏置击穿电压值。
将其任何导体暴露于外部环境(例如通过连接器)的设备能在这些导体上接收 ESD 脉冲。
如果这些导体是通向组件的信号线的一部分,则接收到的 ESD 脉冲会将高电压/高电流脉冲传输到组件中,这可能会破坏组件。
当 ESD 发生在信号线上并且信号线上存在 TVS 二极管时,二极管将开始导通,脉冲能够最终靠二极管。这允许二极管将 ESD 脉冲从受保护电路转移开
典型的连接方式是将阳极接地,这样 ESD 脉冲就会传到地里。只要接地区域存在低阻抗路径,脉冲就会从受保护的组件转移开。
TVS 二极管有两种类型:双向和单向。这两种类型的 TVS 二极管具有不一样的符号,如下所示:
在购买TVS二极管时,要注意一般来说,统称TVS二极管指单向型TVS二极管
。这就是为什么你有时会在差分对或者在正负极性之间振荡的模拟线路上看到双先锋TVS二极管。
如果接地故障导致接地路径具有高阻抗,那么阻抗最低的路径可能是通过单向TVS二极管和你要保护的组件。但是
除了选择正真适合的 TVS 二极管外,保护的有效性还取决于 PCB 布局本身。
下面这个示例中2个双向TVS二极管并联连接到下面的示意图中保护的电路。示意图显示了TVS二极管与MAX3485收发器的典型连接:
在此示例中,如果在 D+ 和 D- 线路暴露于外部环境的位置发生 ESD ,并且产生相对于 GND 的正电压,则只要 ESD 电压达到,TVS 二极管就会开始导通超过了 TVS 反向偏置击穿电压。
如果发生导致电流开始在 GND 平面中流动的 ESD ,只要系统中存在低阻抗接地路径,电流就应该完全从组件转移开。
在接地导体接收 ESD 的情况下,最好使用双向 TVS 二极管,因为它仍会提供一些保护,而如果 TVS 二极管是单向的,收发器可能仍会暴露在某些电压下。
双向 TVS 二极管的首选转移发生,因为施加的脉冲需要上升到某个阈值(TVS 二极管上半部分的 VB 值)以上,然后才能从 GND 到迹线进行导通。
在 PCB 布局中,应遵循一些重要准则以使 TVS 二极管正常工作。这些包括放置、接地以及在屏蔽层上用任何无源元件,如电阻电容。
PCB 走线具有一些 寄生电感,可能会引起 TVS 二极管的钳位电压增加到其指定限值以上。
TVS 二极管的走线也应相对于收发器的走线较短,以最大限度地降低阻抗并确保消散浪涌中的过多能量。
如果此连接不可用,则可以连接到内部平面。但是,在存在强 ESD 风险的环境中,设备应封装在具有安全金属底盘接地和接地连接的底盘中。
某些组件(如屏蔽连接器)将具有一些额外的金属屏蔽层来保护的导体。连接器上的屏蔽并不代表机械或热保护,它其实就是为避免噪声接收和防止 ESD。
如果存在 ESD 危险,则可以将屏蔽连接器与 TVS 二极管一起使用。TVS 二极管连接到信号线,连接器上的屏蔽层直接接地。
典型的方法是将此连接放在系统中的一个位置,以确保所有导体上的接地电位均匀,但仍旧能控制常规返回电流,使其不会通过机箱。
只要 GND 是低阻抗、低电感接地层,同样适用这样的解决方法。如果这是系统的电隔离区域,最好将该连接置于更靠近连接器主体的位置,如上图所示。
在某些情况下,你可能会看到有人试图通过缓冲电路或并联 RC 电路将屏蔽层接地。这两者都破坏了使用屏蔽连接器的全部目的。
,这将创建一个极低阻抗的接地路径,防止 ESD 事件中的能量到达受保护的组件。
,这确保可以分流快速 ESD 脉冲,并且不会由于两个接地之间的任何偏移而从系统辐射高频噪声。
(TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR)或称瞬变电压抑制二极
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