Miks on vaja kasutada sidesüsteemides kaitsvaid dioode?

一, sidesüsteemi arhitektuuri omadused ja kaitsenõuded
Kaasaegsed sidesüsteemid põhinevad elektromagnetilise laine edastamise mehhanismidel, hõlmates kahte peamist kategooriat: traadita suhtlus ja traadiga suhtlus. Traadita süsteemid tuginevad atmosfääri leviku signaalidele, samas kui juhtmega süsteemid edastavad elektrilisi signaale metalljuhtide kaudu. Sõltumata ülekandekeskkonnast, peab signaali edastamine läbima selliseid etappe nagu allika kodeerimine, modulatsioon, kanali edastamine, demodulatsioon jne ning lõpuks taastab see teave sihtkoht. Selle protsessi käigus võib signaaliühenduse iga sõlm, mis kogeb mööduvaid šokke, põhjustada andmevigu või seadmete tõrkeid.
485 bussi näitena võib selle suhtluskaugus ulatuda 1200 meetrini. Pikamaaülekanne põhjustab signaali sumbumist ja elektromagnetilist häiret superpositsiooni, mis tekitab kergesti ülepinge. Kui bussis tekivad välk põhjustatud tõusud või seadmelüliti siirded, mõjutab ülepinge otsepinge otsest signaalijoont, põhjustades kommunikatsiooni katkemise või seadmete kahjustusi. Sarnaselt, kui kiudoptilise sidesüsteemi fotoelektrilise muundamise moodul allub ESD -šokile, võivad selle tundlikud fotoelektrilised seadmed püsivalt ebaõnnestuda.
2, kaitsedioodide elektrilised omadused ja kaitsemehhanism
Kaitsediood on loodud Zeneri dioodi põhimõttel ja selle põhiparameetrid hõlmavad vastupidist purunemispinget (VBR), dünaamilist takistust (RDYN), klambripinget (VC) jne. Normaalsetes töötingimustes on dioodid kõrge takistuse omadused ega mõjuta signaali edastamist; Kui mööduv ülepinge ületab VBR -i, siseneb diood kiiresti madala impedantsi olekusse, suunates ülepinge energia maapinnale.
Võttes näitena ESD kaitsedioodid, on nende tüüpiline reageerimisaeg väiksem või võrdne 1NS -iga ning need võivad imenduda 8/20 μ S lainekuju hüppe energiat. Kui elektrostaatiline impulss süsteemi siseneb, jagab diood voolu maapinnale laviini purunemise või zeneri jaotusmehhanismi kaudu, tagades, et järgneva vooluahela pinge ei ületa klambri pinget. Näiteks võivad ESD kaitsedioodid turvapadja juhtimissüsteemis klammerdada staatilise pinge 15 V piiresse, et kaitsta juhtseadet kahjustuste eest.
3, kaitsesüsteemide kaitsedioodide rakendusstsenaariumid
1. 485 bussi kaitse
485 bussi kasutatakse laialdaselt tööstusliku juhtimise valdkonnas ja selle kaitsenõuded tulenevad pikkadest - kaugülekande ja mitme sõlme juurdepääsu karakteristikutest. Kui bussil tekib välk, võib mööduv pinge ulatuda mitu tuhat volti. Kasutades kaitsekomponentidena telerite dioode, peaks nende VBR olema kõrgem kui bussi töötav pinge (tavaliselt 5 V) ja RDYN peaks olema piisavalt madal (vähem või võrdne 1 Ω), et tagada ülepingevoolu efektiivne ümbersuunamine. Katsed on näidanud, et pärast kaitsvate dioodide konfigureerimist talub bussi voolusid 8/20 μs, mis on suuremad või võrdsed 50A -ga, parandades märkimisväärselt süsteemi anti - häirete võimet.
2. Kiudoptiliste sidesüsteemide kaitse
Kiudoptiliste transiiverimoodulite fotodioodid on ESD suhtes äärmiselt tundlikud ja nende lagunemispinge on tavaliselt alla 30 V. Paralleelselt ESD kaitse dioodid vastuvõtvas otsas saab staatilist pinget kinnitada ohutusse vahemikku. Näiteks 10 Gbps fiiberoptilise sidesüsteemis, kasutades ESD -dioode, mille mahtuvus on väiksem või võrdne 0,5PF -ga, vältida signaali moonutusi, tagades samal ajal andmeedastusbiti veamäära (BER) paremini kui 10 ^ -12.
3. mobiilsideseadmete kaitse
Mobiilseadmed, näiteks nutitelefonid ja tahvelarvutid, puutuvad igapäevase kasutamise ajal sageli kokku inimkehaga, ESD sündmuse tõenäosus on kuni 30%. Juurutades ESD kaitse dioodid sellistes võtmesõlmedes nagu RF Front - otsa ja USB -liidese, saab seadme rikke kiirust tõhusalt vähendada. Testi andmed näitavad, et pärast kaitsedioodide konfigureerimist suurenes seadme ESD immuunsus ± 2KV-lt ± 8KV-ni vastavalt IEC 61000-4-2 standardile.
4, kaitsedioodide valimine ja paigutuse optimeerimine
1. parameetri sobitamise põhimõte
Valimisel on vaja põhjalikult arvestada selliste parameetritega nagu VBR, RDYN, CT jne. Näiteks kõrge - kiirusesignaaliliinides (näiteks HDMI 2.1), tuleks signaali õmblemise vältimiseks valida ESD -dioodid, mille CT on vähem või võrdsed 0,3PF; Toitekaitse stsenaariumi korral tuleb valida teleri dioodid, mille hüppelise neeldumisvõime on suuremad või võrdsed 500W -ga.
2. paigutuse optimeerimise strateegia
PCB paigutuses tuleks parasiitide induktiivsuse lühendamiseks kaitstud seadmele asetada kaitse -dioodid võimalikult lähedale. Näiteks USB -liidese kaitse kujundamisel peaks dioodide ja liidese tihvtide vaheline kaugus olema väiksem kui 5 mm või võrdne ning ESD voolu mõju vähendamiseks signaalliinidele tuleks kasutada "maapealse tasapinna korpuse" struktuuri.
3. Usaldusväärsuse kontrollimine
Kinnitatud selliste standardite järgi nagu IEC 61000 - 4-5 Surge test ja IEC 61000-4-2 ESD test, et tagada kaitseskeemi tõhusus. Näiteks võeti teatud kommunikatsiooniajajaama energiakaitse kujundamisel kasutusele kolmetasandiline kaitsearhitektuur (gaasi tühjendustoru+varistor+TVS-diood), mis läbis edukalt 8/20 μs S-kiire voolu testi, mis oli suurem kui 20KA.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd/smd ire