Kodėl reikia naudoti apsauginius diodus ryšių sistemose?

一, ryšių sistemos architektūros charakteristikos ir apsaugos reikalavimai
Šiuolaikinės ryšių sistemos yra pagrįstos elektromagnetinių bangų perdavimo mechanizmais, apimančiais dvi pagrindines kategorijas: belaidžio ryšio ir laidinio ryšio. Belaidės sistemos priklauso nuo atmosferos sklidimo signalų, o laidinės sistemos perduoda elektrinius signalus per metalinius laidininkus. Nepriklausomai nuo perdavimo terpės, signalo perdavimas turi pereiti tokius etapus kaip šaltinio kodavimas, moduliacija, kanalo perdavimas, demoduliacija ir kt., O galiausiai informaciją atkurta paskirties vieta. Šio proceso metu bet koks signalo nuorodos mazgas, kuris patiria trumpalaikius sukrėtimus, gali sukelti duomenų klaidų ar įrangos gedimus.
Naudodamas 485 autobusą kaip pavyzdį, jo ryšio atstumas gali pasiekti 1200 metrų. Dėl ilgo atstumo perdavimo signalo susilpnėjimas ir elektromagnetiniai trukdžiai superpozicija, kuri lengvai sukuria viršįtampį. Kai magistralėje įvyksta žaibo sukeltų viršįtampių ar prietaiso jungiklių pereinamieji rodikliai, be apsauginių priemonių, viršįtampis tiesiogiai paveiks signalo liniją, sukeldami ryšio pertraukimą ar įrangos pažeidimą. Panašiai, jei fotoelektrinis konvertavimo modulis pluošto optinės komunikacijos sistemoje yra veikiamas ESD šoko, jo jautrūs fotoelektriniai įtaisai gali visam laikui sugesti.
2, apsauginių diodų elektrinės charakteristikos ir apsaugos mechanizmas
Apsaugos diodas yra suprojektuotas remiantis zenerio diodo principu, o jo pagrindiniai parametrai apima atvirkštinio skilimo įtampą (VBR), dinaminį pasipriešinimą (RDYN), spaustuko įtampą (VC) ir kt. Normaliomis darbo sąlygomis, diodai pasižymi didelėmis varžos charakteristikomis ir neturi įtakos signalo perdavimui; Kai pereinamasis viršįtampis viršija VBR, diodas greitai patenka į mažos varžos būseną, nukreipdamas viršįtampio energiją į žemę.
Kaip pavyzdį laikant ESD apsauginius diodus, jų tipinis atsako laikas yra mažesnis arba lygus 1N, ir jie gali absorbuoti 8/20 μs bangos formos viršįtampio energiją. Kai į sistemą patenka elektrostatinis impulsas, diodas padalija viršįtampio srovę į žemę per lavinos skilimą arba zenerio skilimo mechanizmą, užtikrinant, kad vėlesnės grandinės įtampa neviršytų spaustuko įtampos. Pavyzdžiui, oro pagalvės valdymo sistemoje ESD apsauginiai diodai gali užfiksuoti statinę įtampą per 15 V, kad apsaugotų valdymo bloką nuo pažeidimo.
3, Apsauginių diodų taikymo scenarijai ryšių sistemose
1. 485 Autobusų apsauga
„485“ magistralė yra plačiai naudojama pramoninės valdymo srityje, o jo apsaugos reikalavimai kyla iš ilgų - atstumo perdavimo ir kelių mazgų prieigos charakteristikų. Kai autobuse atsiranda žaibo viršįtampių, laikina įtampa gali pasiekti kelis tūkstančius voltų. Naudojant televizorių diodus kaip apsauginius komponentus, jų VBR turėtų būti didesnis nei magistralės veikimo įtampa (paprastai 5 V), o Rdyn turėtų būti pakankamai žema (mažesnė arba lygi 1 Ω), kad būtų užtikrintas efektyvus viršįtampio srovės nukreipimas. Eksperimentai parodė, kad sukonfigūravus apsauginius diodus, magistralė gali atlaikyti 8/20 μs didesnes arba lygias 50A viršįtampių sroves, žymiai pagerindamas sistemos anti - trikdžių gebėjimą.
2. Fibero optinių ryšių sistemų apsauga
Fotodiodai pluošto optinio siųstuvo imtuvo moduliuose yra ypač jautrūs ESD, o jų skilimo įtampa paprastai yra mažesnė nei 30 V. Lygiagretus ESD apsaugos diodams priėmimo gale, statinę įtampą galima pritvirtinti saugiame diapazone. Pvz., 10Gbps pluošto optinės komunikacijos sistemoje, naudojant ESD diodus, kurių talpa yra mažesnė arba lygi 0,5pf, gali išvengti signalo iškraipymo, tuo pačiu užtikrinant duomenų perdavimo bitų klaidų lygį (BER), geresnį nei 10 ^ -12.
3. Mobiliųjų ryšių prietaisų apsauga
Mobilieji įrenginiai, tokie kaip išmanieji telefonai ir planšetiniai kompiuteriai, dažnai liečiasi su žmogaus kūnu kasdien naudojimo metu, o ESD įvykio tikimybė - iki 30%. Įdiegus ESD apsaugos diodus pagrindiniuose mazguose, tokiuose kaip RF priekis - pabaiga ir USB sąsaja, įrangos gedimo greitį galima efektyviai sumažinti. Testo duomenys rodo, kad sukonfigūravus apsauginius diodus, ESD įrangos imunitetas padidėjo nuo ± 2KV iki ± 8KV, atsižvelgiant į IEC 61000-4-2 standartą.
4, apsauginių diodų pasirinkimas ir išdėstymas
1. Parametrų atitikimo principas
Pasirinkus reikia išsamiai apsvarstyti tokius parametrus kaip VBR, RDYN, CT ir kt., Pavyzdžiui, aukštoje - greičio signalo linijose (tokiose kaip HDMI 2.1), ESD diodai, kurių KT yra mažesnė arba lygi 0,3PF, turėtų būti pasirinktos, kad būtų išvengta signalo sutrikimo; Pagal galios apsaugos scenarijų reikia pasirinkti televizorių diodus, kurių viršįtampio absorbcijos talpa yra didesnė arba lygi 500W.
2. Išdėstymo optimizavimo strategija
PCB išdėstyme apsauginiai diodai turėtų būti dedami kuo arčiau apsaugoto prietaiso, kad būtų sutrumpintas parazitinis induktyvumas. Pavyzdžiui, naudojant USB sąsajos apsaugos projektą, atstumas tarp diodų ir sąsajos kaiščių turėtų būti mažesnis arba lygus 5 mm, o „žemės plokštumos korpuso“ struktūra turėtų būti naudojama siekiant sumažinti ESD srovės poveikį signalo linijoms.
3. Patikimumo patikrinimas
Patikrinta pagal tokius standartus kaip IEC 61000 - 4-5 viršįtampio testas ir IEC 61000-4-2 ESD testas, kad būtų užtikrintas apsaugos schemos efektyvumas. Pavyzdžiui, tam tikros komunikacijos bazinės stoties energijos apsaugos projektavime buvo pritaikyta trijų lygių apsaugos architektūra (dujų išleidimo vamzdis+varistor+televizorių diodas), kuris sėkmingai išlaikė 8/20 μs viršįtampio srovę, didesnę arba lygi 20kA.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd{ [2}DIODE/1N5817-W-1N5819W.HTML