Kaip pridėti apsauginius diodus į ryšių sistemų sąsajos projektą?

一, tipinė ryšių sąsajų rizika ir apsaugos reikalavimai
Šiuolaikinės komunikacijos sąsajos susiduria su trimis pagrindinėmis rizikomis:
Elektrostatinė iškrova (ESD): Žmogaus kūno statinė elektra gali pasiekti ± 25 kV, o tipo - C sąsajai reikia patenkinti IEC 61000-4-2 standarto ± 15 kV kontaktinių iškrovos reikalavimus.
Viršįtampio poveikis: Žaibo sukelta įtampa gali siekti 6kV, o trumpalaikį viršįtampį turi apriboti apsauginiai įtaisai, kurių prispaudimo įtampa yra mažesnė arba lygi 32 V.
Signalo vientisumo skilimas: Didelio greičio diferencialiniai signalai (pvz., USB 3.0) reikalauja apsauginių įtaisų, kurių jungties talpa yra mažesnė arba lygi 0,3pf, kad būtų išvengta signalo silpnėjimo ir neryžtingo.
Atsižvelgiant į tipo - C sąsają kaip pavyzdį, jo aukštai - greičio duomenų kanalui (TX/RX) reikia naudoti DW05 - 4R2PC-S ESD diodą, kuris palaiko 4.5a smailės pulso srovę ir turi sankryžos talpą tik 0,2 PF. Tai gali pasiekti ± 25 kV oro išleidimo apsaugą ir atitikti griežtus USB4 protokolo reikalavimus, susijusius su signalo vientisumu.
2, Apsauginių diodų pasirinkimo techninė sistema
1. Pagrindinio parametrų atitikimas
Atvirkštinė veikimo įtampa (VRMM): ji turėtų būti 1,2 karto didesnė už maksimalią sąsajos veikimo įtampą. Pvz., 5 V maitinimo šaltinio sąsajai turėtų būti atrinkti įrenginiai, kurių VRMM yra didesni arba lygūs 6 V.
Spaustuko įtampa (VC): ji turėtų būti mažesnė už apsaugotos lusto skilimo įtampą. HDMI 2.1 sąsajai reikalingi apsauginiai įtaisai, kurių rizikos kapitalo vertė yra mažesnė arba lygi 8 V.
Dinaminis pasipriešinimas (RDYN): daro įtaką trumpalaikiam atsako greičiui, o tipinė vertė yra mažesnė arba lygi 0,5 Ω.
Junction talpa (CT): didelės spartos sąsajoms reikia mažiau arba lygios 1 proc., O PCIE 5.0 sąsajoms reikalingi prietaisai, kurių KT yra mažesnė arba lygi 0,1pf.
2. Topologijos adaptacija
Vienkartinė signalo apsauga: naudojant vienkrypčius diodus, tokius kaip SMBJ5.0A su UART sąsaja.
Diferencinė signalo apsauga: reikalingi dvigubo kanalo integruoti įrenginiai, tokie kaip DW24P4N3-S, naudojami „CAN“ magistralei, palaikant 150A viršįtampio srovę.
Kelių kanalų integracija: tipas - C sąsaja priima DW05 - 6R1N-E ir integruoja 6 kanalų apsaugą, sutaupydama daugiau nei 30% PCB vietos.
3, tipinių sąsajų apsaugos schemos projektavimas
1. USB sąsajos apsaugos architektūra
USB 3.0/3.1 sąsajai reikia trijų - lygio apsaugos:
1 lygis: TVS diodas (pvz., SMBJ6.0CA) slopina ± 15KV ESD.
Antrasis lygis: įprasto režimo droselis (pvz., DLW21SN) filtruoja įprastą režimo triukšmą.
Trečiasis lygis: Mažos talpos ESD diodai (pvz., USBLC6-2SC6) pasiekia galutinę apsaugą, o sankryžos talpa-tik 0,5pf.
2. Ethernet sąsajos apsaugos schema
„Gigabit Ethernet“ sąsajos turi būti subalansuota apsaugai ir signalo kokybei:
„Phy Chip Front“ - End: Diegti dvikrypčius televizorius diodus (pvz., PESD5V0S1BA), kurių spaustuko įtampa yra mažesnė arba lygi 6 V.
Transformatoriaus antrinis: integruotas dujų išleidimo vamzdis (GDT) ir PTC savarankiško atkūrimo saugiklis, kad būtų užtikrinta apsauga nuo žaibo viršįtampio.
Kabelio galas: aprūpinta RJ45 sąsaja ir sukurta - apsaugos modulyje, palaikant 8KV kontaktinį iškrovą.
3. Belaidžio ryšio modulio apsauga
5G modulio apsauga turi atkreipti dėmesį į aukštą - dažnio charakteristikos:
Antenos prievadas: naudokite ultra - mažą talpos Schottky diodus (pvz., BAT54C), kurių jungiamosios talpa yra mažesnė arba lygi 0,8pf.
Maitinimo kaištis: dislokuokite zenerio diodą (pvz., 1N4733A), kad išlaikytumėte 5,1 V įtampos stabilizavimą.
Duomenų magistralė: Aukšto - greičio ESD masyvo (pvz., ESD5Z5.0T1G), atsakymo laikas<1ns.
4, pagrindiniai techniniai inžinerijos praktikos taškai
1. PCB išdėstymo optimizavimas
Laidų strategija: Apsauginiai įtaisai turėtų būti dedami šalia sąsajos, o laidų ilgio skirtumas turėtų būti mažesnis arba lygus 5 ml.
Gydymas įžeminimas: Naudojamas žvaigždės formos įžeminimas, o apsauginio prietaiso žemė yra sujungta su signalo žeme per 0 Ω rezistorių.
Šilumos dizainas: Didelės galios įtaisai (pvz., DW24P4N3-S 150A viršutiniams bangos valdymui) reikalauja, kad šilumos kriauklės ir jungiamosios temperatūros kontrolė būtų mažesnė nei 150 laipsnių.
2. Testavimo ir patikrinimo metodai
ESD testavimas: patikrinkite, ar naudojant žmogaus kūno modelį (HBM) ± 8KV ir mašinos modelį (MM) ± 200 V.
Baigimo testas: Pagal IEC 61000-4-5 standartą, atlikite 1,2/50 μs bangos formą, kad patikrintumėte apsauginių prietaisų gedimo slenkstį.
Signalo vientisumo testavimas: Atliekant akių diagramos analizę, įsitikinkite<50ps and error rate<10 ^ -12.

https://www.trrsemicon.com/transistor/pnp{ [2}Small [{3}SIgnal [{4} }Transistor [{}mbt5401.html