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采用TVS二极管防止ESD的典型应用

采用TVS二极管防止ESD的典型应用

点击数:7859 次   录入时间:03-04 11:42:34   整理:http://www.55dianzi.com   元器件特点及应用

    众多半导体厂商提供了多种不同的TVS二极管封装形式,尤其是像SOT23和SC-70,以及与芯片同等大小的倒装芯片之类的微型封装,在板上只占约4.8mm2的 位置,却可以同时保护多个线路。最近的许多新产品更是适应便携设备高集成度、小型化要求,将EMI/RFI/ESD保护集成在一个器件中,不但可以有效缩 小空间,还大大减少了成本,降低了器件采购成本和加工成本,对于同时需要这几种保护功能的端口来说,可谓设计者的首选(图4)。

    5. USB保护

    一般USB的ESD保护分上行(图5)和下行(图6)两种情况。针对USB 1.1的ESD保护下行主要采用了NUF2101,上行ESD保护采用STF202或者NUF2221W1T2。这些产品即能满足USB线路终端的ESD保护,还具有良好的滤波功能。

    6. 音频/扬声器数据线路保护

    在音频数据线路保护方面(图6),由于音频回路的信号速率比较低,对器件电容的要求不太高,100pF左右都是可以接受的。有的手机设计中将耳机和麦克风合 在一起,有的则是分立线路。前一种情况可以选择单路TVS,而后一种情况如果两个回路是邻近的,则可以选用多路TVS阵列,只用一个器件就能完成两个回路 的保护。

    7. 按键/开关

    对于按键和开关回路,这些回路的数据率很低,对器件的电容没有特殊要求,用普通的TVS阵列都可以胜任。

    本文总结

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    以上的产品主要是针对数据线路的ESD保护。在表1中所列器件中有四款是专为为USB、以太网、防火墙和其他高速数据应用设计的滤波器。这些器件符合USB 的所有要求,包括电磁干扰滤波和上行/下行端口的线路终端。这些新型集成元件均能替代目前需采用12个元件的分立元件解决方案。八款新型器件提供静电放电 (ESD)保护,具有业界最低电容。这些新型保护器件均通过了15千伏接触放电测试,测试标准高于IEC61000的8千伏ESD标准。这些器件具有 1.5皮法电容典型值,确保了数据线速度以及数据完整性。

    此外,对于便携式设备来说,各类集成电路的复杂性和精密度的提高使 它们对ESD也更加敏感,以往的通用回路设计也不再适合。合理的PCB布局最重要的是要在使用TVS二极管保护ESD损害的同时避免自感。ESD设计很可 能会在回路中引起寄生自感,会对回路有强大的电压冲击,导致超出IC的承受极限而造成损坏。负载产生的自感电压与电源变化强度成正比,ESD冲击的瞬变特 征易于诱发高强自感。减小寄生自感的基本原则是尽可能缩短分流回路,必须考虑到包括接地回路、TVS和被保护线路之间的回路,以及由接口到TVS的通路等 所有因素。所以,TVS器件应与接口尽量接近,与被保护线路尽量接近,这样才会减少自感耦合到其它邻近线路上的机会。

    在电路 板设计中还应注意以下几点:尽量避免在保护线路附近走比较关键的信号线,尽量将接口安排在同一个边上;采用高集成度器件,二极管阵列不但可以大大节约线路 板上的空间,而且减少了由于回路复杂可能诱发的寄生性线路自感的影响;避免被保护回路和未实施保护的回路并联,将接口信号线路和接地线路直接接到保护器件 上,然后再进入回路的其它部分,将复位、中断、控制信号远离输入/输出口,远离PCB的边缘;各类信号线及其馈线所形成的回路所环绕面积要尽量小,必要时 可考虑改变信号线或接地线的位置;在可能的地方都加入接地点。
 



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