Milliseid probleeme tuleks sideseadmete TVS-dioodide paigutuse kujundamisel tähele panna?

一, füüsilise asukoha paigutuse täpne juhtimine
1. Kaitsesõlmede ja häireallikate vahelise ruumilise sidestuse optimeerimine
TVS-dioodid tuleks paigutada signaaliliinide ja väliste liideste (nt USB-liidesed, Etherneti pordid, antennipistikud jne) ristumisalale. Teatud tüüpi tööstusliku ruuteri näitel ei ole selle RJ45 liidese TVS-i kaitsemoodul PHY kiibi signaaliviigust kaugemal kui 8 mm, mis kinnitab ESD-d enne PCB-ga ühendamist. See paigutusstrateegia võib vähendada parasiitse induktiivsuse mõju klambri pingele. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et kui TVS-i ja liidese vahelist kaugust lühendada 20 mm-lt 5 mm-le, saab klambri pinge kõikumise amplituudi vähendada 40%.
2. Kaitseüksuste kobarkasutamine
Kiirete{0}}signaali liideste puhul, nagu HDMI 2.1 ja PCIe 5.0, on diferentsiaalpaarikaitse saavutamiseks vajalik mitme-kanaliga TVS massiiv. 5G tugijaama konstruktsioonijuhtum näitab, et 4-kanaliliste TVS-kiipide juurutamine trükkplaadile sisenevate diferentsiaalsignaalide liinide 10 mm ulatuses koos 3D-elektromagnetilise simulatsiooniga marsruutimise topoloogia optimeerimiseks vähendab kanalitevahelise ülekõne alla -60 dB. See paigutus võib tõhusalt maha suruda tavarežiimi häirete muundamise diferentsiaalrežiimi signaalideks.
3. Kaitsetasemete stereoskoopiline konstrueerimine
Mitme-kihilise PCB projekteerimise jaoks tuleb luua kolme-tasemeline kaitsesüsteem "liidese kaitsekihi ala kaitsekihi südamiku kaitsekiht". Andmekeskuse lüliti disain kasutab seda arhitektuuri: liidesekihis on juurutatud SMD-ga pakitud TVS, toitetasandil on seadistatud PTH-paketiga suure-võimsusega TVS ja protsessori tuumapiirkonnas on konfigureeritud väikese mahtuvusega TVS-i massiiv. See kihiline kaitse suurendab IEC 61000-4-5 8/20 μs 6kV liigpinge testi läbivate seadmete edukuse määra 99,7%-ni.
2, Elektriühenduste projekteerimise standardimine
1. Maandussüsteemi diferentseeritud käsitlemine
TVS-i maandustee peaks järgima "lähedusest sõltumatu madala takistuse" põhimõtet. Teatud sõiduki sidemooduli konstruktsioon näitab, et TVS-i maandustihvt on otse ühendatud sisemise GND vaskfooliumiga läbi nelja läbiva ava, mis on kombineeritud 0,5 mm laiuse lühikese vaskribaga, et vähendada maandustakistust alla 3 m Ω. Metallkorpusega seadmete puhul on soovitatav kasutada "tähekujulist maandust", kus TVS-i maandustihvt ühendatakse korpuse maanduskolonniga läbi sõltumatu juhtme, et vältida digitaalse maandusega silmuse moodustumist.
2. Signaaliahela terviklikkuse garantii
Diferentsiaalsignaali kaitses on vaja tagada, et TVS-i maandustihvt moodustaks signaali tagasivooluteega minimaalse ahela pindala. 10 Gbps optilise mooduli konstruktsioon kasutab "koplanaarse lainejuhi + TVS kaitse" struktuuri, kus TVS-kiip on paigutatud otse diferentsiaalpaari alla ja signaali tagastus saavutatakse 0,2 mm paksuse sisemise GND tasapinna kaudu. Simulatsiooni tulemused näitavad, et see paigutus kontrollib diferentsiaaltakistuse kõikumist ± 5% piires ja suurendab silma diagrammi marginaali 15%.
3. Kaitsevõrgu üleliigne disain
Kriitiliste signaalikanalite puhul on soovitatav kasutada kahekordset kaitsemehhanismi "peakaitse + abikaitse". Teatud satelliitsideterminal on loodud RF-i esiotsa paigutama TVS-i põhimassiivi-, lisades samal ajal segisti sisendisse lisa-TVS, ja need kaks on magnethelmeste kaudu elektriliselt isoleeritud. See disain tagab, et seadme veamäär on 10 ^ -12, kui see allub IEC 61000-4-2 ± 15 kV kontaktlahendusele.
3, Signaali terviklikkuse tagamise tehniline rakendamine
1. Parasiitide parameetrite peenhäälestus
TVS-i pakendiparameetrid mõjutavad oluliselt signaali kvaliteeti. Kiire ADC-ahela konstruktsiooni võrdlus näitab, et 0402 paketi TVS (parasiitiline induktiivsus umbes 0,5 nH) kasutamine suurendab S21 parameetrit 2 dB võrreldes paketiga 0603 (parasiitiline induktiivsus 1,2 nH). GHz taseme signaalide puhul on soovitatav kasutada madala induktiivsusega pakette, nagu DFN ja QFN, ning optimeerida padja paigutust 3D elektromagnetvälja simulatsiooni abil, et kontrollida parasiitparameetreid vastuvõetavas vahemikus.
2. Kaitsevõrgu impedantsi sobitamine
Kiiretes{0}}digitaalsetes liidestes peavad TVS-i kaitsevõrgud saavutama impedantsi sobitamise ülekandeliinidega. PCIe 4.0 liidese disain võtab vastu sobitusskeemi "TVS+seeria takisti", mis vähendab kaitsesõlme takistust 120 Ω-lt 100 Ω± 5% -ni, reguleerides takisti väärtust. Ajapiirkonna peegeldustestid näitavad, et see disain vähendab signaali ületamist 30% ja suurendab silmade kõrgust 25%.
3. Soojusdisaini koostöö optimeerimine
TVS-i mööduv võimsuse hajumine põhjustab märkimisväärset temperatuuri tõusu, mis mõjutab kaitsevõimet. Suure võimsusega-TVS-mooduli konstruktsioon kasutab soojuse hajumise struktuuri "vasest substraat + termiline kaudu". Paigaldades kiibi alla 0,3 mm läbimõõduga termilise läbimõõduga massiivi (avade vahe 1,5 mm), vähendatakse ristmiku temperatuuri 20 kraadi võrra. Mitme-kanaliga kaitserakenduste puhul on soovitatav kasutada konstruktsiooni "astmeline paigutus + soojusisolatsiooni soon", et vältida termilise sidestuse põhjustatud jõudluse halvenemist.
4, paigutuse paradigma tüüpiliste rakendusstsenaariumide jaoks
1. Toitepordi kaitse paigutus
Vahelduvvoolu-alalisvoolu muundusahelates tuleks TVS kasutusele võtta pärast alaldi silda ja enne filtreerimiskondensaatorit. Teatud sidetoiteallika konstruktsioon kasutab "π - tüüpi filtreerimine+TVS" struktuuri, mille sisendiotsas on paralleelselt ühendatud TVS ja X/Y kondensaatorid, et saavutada mitme-taseme kaitse. Katseandmed näitavad, et see paigutus suurendab tavarežiimi häirete summutamise suhet 30 dB ja diferentsiaalrežiimi häirete summutamise suhet 25 dB võrra.
2. RF esiosa-kaitse paigutus
5G NR-tugijaamade jaoks tuleb TVS kasutusele võtta enne madala müravõimendit (LNA) ja võtta kasutusele hübriidne kaitseskeem "piiraja + TVS". Makrotugijaama konstruktsioon näitab, et TVS-i kiip on paigutatud 15 mm antennipordi taha ja dünaamilise kaitsevahemiku -10 dBm kuni +25 dBm saavutamiseks kasutatakse piirajat. See disain kontrollib vastuvõtutundlikkuse halvenemist 0,5 dB piires.
3. Kiire -digitaalse liidese kaitse paigutus
100G Etherneti liideses tuleb TVS-kaitse kujundada koos Retimeriga. Andmekeskuse lüliti disain kasutab "TVS-i massiivi + ühisrežiimi õhuklapp" struktuuri, rakendades TVS-i taastaimeri sisendis ja reguleerides õhuklapi pooli induktiivsust (100nH@100MHz). Looge tasakaal kaitse ja signaali terviklikkuse vahel. Testid on näidanud, et see disain hoiab veamäära pidevalt alla 10 ^ -15.
5, Valideerimise ja optimeerimise metoodika
1. Simulatsiooni kontrollimise süsteem
Luua mitmemõõtmeline kontrolliplatvorm, mis koosneb SPICE-ahela simulatsioonist, 3D-elektromagnetilisest simulatsioonist ja termilisest simulatsioonist. Sidemooduli disain optimeeriti Ansysi HFSS-i simulatsiooni abil TVS-i paigutuse jaoks, mille tulemusel suurenes ESD-kaitse efektiivsus 40%; Kontrollige signaali terviklikkust Cadence Sigrity simulatsiooni abil, et tagada silmade diagrammimallide 100% läbimise määr.
2. Testimise ja kontrollimise protsess
Töötage välja topeltvalideerimismehhanism: "laboritestimine + kohapealne testimine"{1}. Laboratoorsed testid peaksid hõlmama IEC 61000-4-seeria standardeid ja kohapealsed testid peaksid keskenduma kaitsevõime kontrollimisele keerukates elektromagnetilistes keskkondades. Teatud raudteetransiidi sideseade kogus 10 tüüpilises jaamas tegelike testimiste käigus üle 2000 ESD sündmuste andmete komplekti ja optimeeris pidevalt kaitseplaani.
3. Rikkerežiimi analüüs
Looge TVS-i rikete andmebaas ja viige läbi rikkerežiimide (nt avatud vooluring, lühis ja leke) algpõhjuste analüüs. Teatud juhtum näitab, et TVS-i padja pragude põhjustatud rikete määr moodustab 35%. PCB-virna disaini ja jootmisprotsessi optimeerimisega on seda tüüpi rikete määr vähenenud alla 0,5%.
https://www.trrsemicon.com/transistor/voltage-regulators/surface-mount-ülikiire-kiire-taaste-rectifier.html