便攜式設備如筆記本電腦、手機、PDA、MP3播放器等

，由於頻繁與人體接觸極易受到靜電放電(ESD)dechongji，ruguomeiyouxuanzeheshidebaohuqijian，kenenghuizaochengjiqixingnengbuwending，huozhesunhuai。genghuaideqingkuangshizhabuchuqueqiedeyuanyin，shiyonghuwurenweishichanpinzhiliangwentiersunhuaiqiyexinyu。 

 

一般情況下，對此類設備暴露在外麵可能與人體接觸的端口都要求進行防靜電保護，如鍵盤、電源接口、數據口、I/O口等等。現在比較通用的ESD標準是IEC61000-4-2，應用人體靜電模式
，測試電壓的範圍為2kV～15kV(空氣放電)，峰值電流最高為20A/ns
，整個脈衝持續時間不超過60ns。在這樣的脈衝下所產生的能量總共不超過幾百個微焦爾
，但卻足以損壞敏感元器件。

 

 

便攜式設備所采用的IC器件大多是高集成度、小體積產品，精密的加工工藝使矽晶氧化層非常薄，因而更易擊穿，有的在20V左右就會受到損傷。傳統的保護方法已不再普遍適用，有的甚至還會造成對設備性能的幹擾。 

 

TVS二極管的特點 

 

可用於便攜式設備的ESD保bao護hu器qi件jian有you很hen多duo
，例li如ru設she計ji人ren員yuan可ke用yong分fen立li器qi件jian搭da建jian保bao護hu回hui路lu，但dan由you於yu便bian攜xie設she備bei對dui於yu空kong間jian的de限xian定ding以yi及ji避bi免mian回hui路lu自zi感gan，這zhe種zhong方fang法fa已yi逐zhu漸jian被bei更geng加jia集ji成cheng化hua的de器qi件jian所suo替ti代dai。多duo層ceng金jin屬shu氧yang化hua物wu器qi件jian、陶瓷電容還有二極管都可以有效地進行防護，它們的特性及表現各有不同，TVS二極管在此類應用中的獨特表現為其贏得了越來越大的市場。 

 

TVSerjiguanzuixianzhedetedianyishifanyingxunsu，shishunshimaichongzaimeiyouduixianluhuoqijianzaochengsunshangzhiqianjiubeiyouxiaodiezhi，ershijiezhidianyabijiaodi，gengshiyongyudianchigongdiandedidianyahuiluhuanjing。lingwaiduiTVS二極管設計的改進使其具有更低的漏電流和結電容，因而在處理高速率傳導回路的靜電衝擊時有更理想的性能表現。

 

TVS二極管的優勢 

 

TVS與齊納二極管：與傳統的齊納二極管相比
，TVS二極管P/N結麵積更大，這一結構上的改進使TVS具有更強的高壓承受能力，同時也降低了電壓截止率
，因而對於保護手持設備低工作電壓回路的安全具有更好效果。 

 

VS與陶瓷電容：很多設計人員願意采用表麵貼裝的陶瓷電容作ESD保護，不但便宜而且設計簡便，但這類器件對高壓的承受力卻比較弱。5kV的衝擊會造成約10%陶瓷電容失效，到10kV時，損壞率達到60%，而TVS可以承受15kV電壓。在手持設備的使用過程中，由於與人體頻繁接觸，各個端口必須至少能夠承受8kV接觸衝擊(IEC61000-4-2標準)，可見使用TVS可以有效保證最終產品的合格率。

 

TVS與MLV：多層金屬氧化物結構器件(MLV)也可以進行有效的瞬時高壓衝擊抑製，此類器件具有非線性電壓-電流(阻抗表現)關係
，截止電壓可達最初中止電壓的2～3倍，這種特性適合用於對電壓不太敏感的線路和器件的保護，如電源回路。而TVS二er極ji管guan具ju有you更geng好hao的de電dian壓ya截jie止zhi因yin子zi，同tong時shi還hai具ju有you較jiao低di的de電dian容rong
，這zhe一yi點dian對dui於yu手shou持chi設she備bei的de高gao頻pin端duan口kou非fei常chang重zhong要yao，因yin為wei過guo高gao的de電dian容rong會hui影ying響xiang數shu據ju傳chuan輸shu，造zao成cheng失shi真zhen或huo是shi降jiang級ji。TVS二極管的各種表麵封裝均適合流水線裝配的要求，而且芯片結構便於集成其它的功能，如EMI和RFI過濾保護等
，可有效降低器件成本
，優化整體設計。 

 

另一個不能忽略的特點是二極管可以很方便地與其它器件集成在一個芯片上，現有很多將EMI過濾和RFI防護等功能與TVS集成在一起的器件

，不但減少設計所采用的器件數目降低成本
，而且也避免PCB板上布線時易誘發的伴生自感。 

 

 TVS器件的選用

 

在選用TVS時，應考慮以下幾個主要因素：

 

(1)若TVS有可能承受來自兩個方向的尖峰脈衝電壓(浪湧電壓)衝擊時，應當選用雙極性的，否則可選用單極性。

 

(2)所選用TVS的Vc值應低於被保護元件的最高電壓。Vc是二極管在截止狀態的電壓，也就是在ESD衝擊狀態時通過TVS的電壓，它不能大於被保護回路的可承受極限電壓
，否則器件麵臨被損壞的危險。

 

(3)TVS在正常工作狀態下不要處於擊穿狀態，最好處於VR以下

，應綜合考慮VR和VC兩方麵的要求來選擇適當的TVS。

 

(4)如果知道比較準確的浪湧電流IPP
，則可利用VCIpp來確定功率；如果無法確定IPP的大致範圍
，則選用功率大些的TVS為好。PM是TVS能承受的最大峰值脈衝功率耗散值。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大
，其浪湧電流的承受能力越大
；在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪湧電流的承受能力越大。另外，峰值脈衝功耗還與脈衝波形、持續時間和環境溫度有關。 (5)TVS所能承受的瞬態脈衝是不重複的
，器件規定的脈衝重複頻率(持續時間與間歇時間之比)為0．01%。如果電路內出現重複性脈衝
，應考慮脈衝功率的累積，不然有可能損壞TVS。

 

(6)對(dui)於(yu)小(xiao)電(dian)流(liu)負(fu)載(zai)的(de)保(bao)護(hu)，可(ke)有(you)意(yi)識(shi)地(di)在(zai)線(xian)路(lu)中(zhong)增(zeng)加(jia)限(xian)流(liu)電(dian)阻(zu)，隻(zhi)要(yao)限(xian)流(liu)電(dian)阻(zu)的(de)阻(zu)值(zhi)適(shi)當(dang)，一(yi)般(ban)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)線(xian)路(lu)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)，但(dan)限(xian)流(liu)電(dian)阻(zu)對(dui)幹(gan)擾(rao)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)流(liu)卻(que)會(hui)大(da)大(da)減(jian)小(xiao)。但(dan)這(zhe)樣(yang)可(ke)能(neng)選(xuan)用(yong)峰(feng)值(zhi)功(gong)率(lv)較(jiao)小(xiao)的(de)TVS管來對小電流負載線路進行保護。

 

(7)電容量C是由TVS雪崩結截麵決定的，這是在特定的1 MHz頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C太大將使信號衰減。因此
，C是數據接口電路選用TVS的重要參數。對於數據/信xin號hao頻pin率lv越yue高gao的de回hui路lu，二er極ji管guan的de電dian容rong對dui電dian路lu的de幹gan擾rao越yue大da，形xing成cheng噪zao聲sheng或huo衰shuai減jian信xin號hao強qiang度du也ye大da，因yin此ci，需xu要yao根gen據ju回hui路lu的de特te性xing來lai決jue定ding所suo選xuan器qi件jian的de電dian容rong範fan圍wei。高gao頻pin回hui路lu一yi般ban選xuan擇ze電dian容rong應ying盡jin量liang小xiao(如LCTVS
、低電容TVS，電容不大於3 pF)
，而對電容要求不高的回路，電容的容量選擇可高於40pF。

 

(8)為了滿足IEC61000-4-2國際標準
，TVS二極管必須達到可以處理最小8 KV(MB，接觸)和15 kV(BM,空氣)的ESD衝(chong)擊(ji)，有(you)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)生(sheng)產(chan)廠(chang)商(shang)在(zai)自(zi)己(ji)的(de)產(chan)品(pin)上(shang)使(shi)用(yong)了(le)更(geng)高(gao)的(de)抗(kang)衝(chong)擊(ji)標(biao)準(zhun)。而(er)對(dui)於(yu)某(mou)些(xie)有(you)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)的(de)便(bian)攜(xie)設(she)備(bei)應(ying)用(yong)，設(she)計(ji)者(zhe)可(ke)以(yi)按(an)需(xu)要(yao)挑(tiao)選(xuan)器(qi)件(jian)。

 

ESD應用 

 

1.底部連接器的應用 

 

底部連接器設計廣泛應用在移動消費類產品上，目前市場上應用產品主要為移動電話
、PDA
、DSC(數碼相機)以及MP3等便攜產品。

  

由於是直流回路，可選用高電容器件。此端口可能會受到高能量的衝擊
，可以選用集成了TVS和過流保護功能的器件。 

 

2 RJ-45(10/100M以太網網絡) 

 

RJ-45接口廣泛應用在網絡連接的接口設備上，典型的應用就是10/100M以太網網絡。 

 

3. 視頻線路的保護 

 

目前視頻常見的輸出端口設計有D-SUB、DVI(28線)、SCART(19線)和D-TERMINAL(主要日係產品在用)。視頻數據線具有高數據傳輸率

，數據傳輸率高達480Mbps，有的視頻數據傳輸率達到1G以上
，因而要選擇低電容LCTVS，它通常是將一個低電容二極管與TVS二極管串聯
，以降低整個線路的電容(可低於3pF)，達到高速率回路的要求。 

 

4. SIM卡數據線路保護

 

 SIM卡數據線路保護一直是各個公司的產品重點,而且專門為此類端口設計的集ESD(TVS)/EMI/RFI防護於一個芯片的器件，充分體現了片式器件的無限集成方案。 

 

在針對不同用途選擇器件時
，要避免使器件工作在其設計參數極限附近
，還應根據被保護回路的特征及可能承受ESD衝擊的特征選用反應速度足夠快、敏感度足夠高的器件
，這對於有效發揮保護器件的作用十分關鍵
，另外集成了其它功能的器件也應當首先考慮。

 

 5. USB保護 

 

一般USB的ESD保護分上行和下行兩種情況。

 

 

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