¿Cómo usar diodos TVS para la protección del rayo en módulos de comunicación?

1. Los requisitos de protección de la amenaza y el rayo que enfrentan los módulos de comunicación
(1) Amenaza de rayo
Lightning es un fenómeno natural complejo que genera pulsos electromagnéticos (LEMP) con características como alta energía, amplio espectro de frecuencia y corto tiempo de elevación. Cuando el rayo ataca las líneas de comunicación o los edificios cercanos, puede generar sobrevoltaje inducido en las líneas de comunicación, con amplitudes que alcanzan miles de voltios o incluso más, y duran desde unas pocas nanosegundos hasta algunas microsegundos. Además, los rayos también pueden llevar a cabo los módulos de comunicación a través de líneas eléctricas, formando sobretensiones de energía. Si estas sobrecargaciones transitorias y sobrecorriente no se suprimen de manera efectiva, afectarán directamente los componentes electrónicos sensibles dentro del módulo de comunicación, causando daños como la descomposición de los componentes y el agotamiento.
(2) Requisitos de protección de rayos
Para garantizar la operación confiable de los módulos de comunicación en los entornos de rayos, deben tomarse medidas de protección de rayos de nivel multi -}. Entre ellos, el uso de diodos TVS para protección local dentro del módulo de comunicación es un medio importante. Los diodos de TVS pueden conducir rápidamente cuando se producen sobrecargaciones transitorias, sujetar la sobretensión a un nivel seguro y descargar la sobrecorriente a tierra, protegiendo así los componentes clave, como chips y circuitos dentro del módulo de comunicación, por daños por el rayo.
2. Principio de trabajo y parámetros clave del diodo de TVS
(1) Principio de trabajo
El diodo de TVS es un tipo especial de diodo que, en el funcionamiento normal, se encuentra en un estado de alta impedancia y casi no tiene impacto en el funcionamiento normal del circuito. Cuando se produce una sobretensión transitoria en el circuito, el diodo de TVS responderá rápidamente, y su unión PN interna sufrirá una descomposición de avalancha, pasando de un estado de alta resistencia a un estado de baja resistencia, cortocircando el sobretensión a la tierra. Después de que la sobretensión transitoria desaparece, el diodo de TVS volverá automáticamente a un estado de alta resistencia para continuar protegiendo el circuito.
(2) Parámetros clave
Voltaje de desglose (VBR): se refiere al valor de voltaje en el que el diodo de TVS comienza a conducir. Al seleccionar, el voltaje de desglose apropiado debe elegirse en función del voltaje de funcionamiento normal del circuito protegido. En general, el voltaje de descomposición debe ser mayor que el voltaje de funcionamiento máximo del circuito protegido, mientras deja un cierto margen.
Voltaje de sujeción (VC): cuando se enciende el diodo de TVS, el voltaje en ambos extremos se sujeta al valor de voltaje de la abrazadera. Cuanto menor sea el voltaje de sujeción, mejor será el efecto de protección en el circuito protegido.
Capacidad de carga de corriente (IPP): se refiere a la corriente máxima de pulso pico que un diodo de TVS puede soportar. Cuanto mayor sea la capacidad de carga actual, más fuerte es la energía del rayo que los TVS diodos pueden soportar.
Tiempo de respuesta (TR): se refiere al tiempo que tarda el diodo de los TVS en comenzar a realizar la detección de sobrevoltaje transitorio. Cuanto más corto sea el tiempo de respuesta, mejor será el efecto de supresión sobre la sobretensión transitoria.
3. Selección de Diodos de TVS en módulos de comunicación
(1) Seleccione Basado en el voltaje de trabajo del módulo de comunicación
El módulo de comunicación tiene diferentes niveles de voltaje de trabajo, como 3.3V, 5V, 12V, etc. Al seleccionar diodos TVS, debe asegurarse de que su voltaje de descomposición sea mayor que el voltaje de funcionamiento máximo del módulo de comunicación, al tiempo que se considera factores como fluctuaciones de voltaje y deja un cierto margen de seguridad. Por ejemplo, para un módulo de comunicación con un voltaje de trabajo de 3.3V, se puede seleccionar un diodo de TVS con un voltaje de desglose de alrededor de 5V.
(2) Seleccione el tipo de interfaz basado en el módulo de comunicación
Los módulos de comunicación generalmente tienen múltiples interfaces, como puertos en serie, puertos Ethernet, interfaces USB, etc. Diferentes tipos de interfaces tienen diferentes requisitos de protección de rayos, por lo que es necesario elegir Diodos de TV TV apropiados para la protección.
Puerto serie: las señales de puerto serie suelen ser bajas - señales de velocidad y requieren una capacitancia relativamente baja. Puede elegir diodos de TVS unidireccionales o bidireccionales para la protección, como los diodos de TVS unidireccionales de la serie SMAJ.
Puerto Ethernet: el puerto Ethernet tiene una alta tasa de transmisión y requisitos estrictos para la integridad y la capacitancia de la señal. Los TV de baja capacitancia y respuesta rápida se deben seleccionar matrices de diodos para protección, como la matriz de diodos TVS de la serie SRV05-4.
Interfaz USB: las interfaces USB tienen diferentes estándares como USB 2.0 y USB 3.0, que también tienen diferentes requisitos para la protección del rayo. Para interfaces USB 2.0, un paquete pequeño, se pueden seleccionar diodos TVS de baja capacitancia como USBLC6 - 2sc6 series; Para las interfaces USB 3.0, es necesario elegir diodos de TVS con mayor rendimiento para cumplir con sus requisitos de transmisión de alta velocidad.
(3) Seleccione Basado en el nivel de protección del rayo
Diferentes escenarios de aplicación tienen diferentes requisitos para los niveles de protección del rayo. En áreas con actividad frecuente de rayos, es necesario elegir diodos TVS con mayor capacidad de carga de corriente y mayor nivel de protección. Por ejemplo, en las estaciones base al aire libre y otros escenarios, se pueden seleccionar diodos de TV con una capacidad actual de varios kilovatios, como la serie de 5kp de alto - Power TVS Diodos.
4. Esquema de aplicación del diodo de TVS en el módulo de comunicación
(1) Protección de la línea eléctrica
La línea eléctrica del módulo de comunicación es una de las principales formas de invadir Lightning. En el extremo de entrada de potencia, se puede adoptar un esquema de protección de nivel múltiple -. El primer nivel puede usar tubos de descarga de gas (GDT) o varistores (MOV) para protección aproximada, liberando la mayor parte de la energía del rayo al suelo; El segundo nivel utiliza diodos TVS para protección fina, sujetando las sobretensiones transitorias residuales en un nivel seguro. Por ejemplo, se puede conectar un varistor en serie en el extremo de entrada de potencia, seguido de un diodo de TVS en paralelo, como la serie SMAJ.
(2) Protección de la línea de señal
Para las líneas de señal del módulo de comunicación, se deben seleccionar diodos de TVS apropiados para la protección en función del tipo y la velocidad de la señal. Los diodos de TVS paralelos están conectados en ambos extremos de la línea de señal. Cuando se produce una sobretensión transitoria en la línea de señal, el diodo de TVS conduce y descarga rápidamente la sobretensión a la tierra, protegiendo la línea de señal y el chip final -}. Por ejemplo, los diodos de TVS bidireccionales, como la serie SM8S, los diodos de TVS bidireccionales se pueden usar para protección en líneas de señal RS-485.
(3) Diseño de conexión a tierra
La buena conexión a tierra es la clave para la función efectiva de protección del rayo de los diodos TVS. La conexión a tierra de los módulos de comunicación debe seguir el principio de la conexión equipotencial, conectar la carcasa de metal, el suelo de energía, el suelo de señal, etc. del equipo juntos a través de conductores de baja impedancia y a tierra de manera confiable. La resistencia a la conexión a tierra debe ser lo más pequeña posible, generalmente menos de 4 Ω. Al mismo tiempo, se debe prestar atención a evitar la generación de bucles de conexión a tierra y reducir la interferencia electromagnética.

https://www.trrsemicon.com/diode/dip] {2th}dioode/diode ({3th}hhmbr20200200-to-220ab.html