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瞬态电压抑制二极管电路的应用提示
接线图
2024年01月26日 10:49 299
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外部TVS二极管可用来补充IC内部的钳位二极管。硅TVS二极管的浪涌能力与尺寸有关。外部 TVS 二极管可以比内部钳位二极管大 10 倍，但内部钳位二极管可能无法提供足够的保护。选择 TVS 二极管的重要参数是导通电压和额定功率。
内部 IC 与外部 TVS 保护电路
外部TVS二极管可用来补充IC内部的钳位二极管。硅TVS二极管的浪涌能力与尺寸有关。外部 TVS 二极管可以比内部钳位二极管大 10 倍，但内部钳位二极管可能无法提供足够的保护。选择 TVS 二极管的重要参数是导通电压和额定功率。 内部 IC ESD 保护二极管可以使用齐纳二极管和二极管阵列创建，如下所示。高压晶体管、过压检测开关和晶闸管也很受欢迎。
TVS二极管导通电压
外部TVS二极管的主要功能是通过降低浪涌电压来限制通过IC的电流。理想的 TVS 器件将在 IC 内部电路之前开启并吸收全部浪涌。 肖特基二极管的正向电压较低，可能比 IC 的内部 ESD 保护电路更早开启。下图显示了使用肖特基二极管进行 ESD 保护的示例。
二极管阵列应用提示
二极管阵列将浪涌电流引导至电源轨并在那里消散。添加击穿电压略高于 VDD 的雪崩二极管和陶瓷电容器有助于改善保护。根据 V=LdI/dt 方程，将雪崩二极管集成到二极管阵列中有助于最大限度地减少由于寄生电感而产生的电压尖峰。
应仔细考虑二极管阵列数据表的浪涌额定值，因为浪涌额定值在很大程度上取决于测试方法。
共模失调电压
任何使用公共接地系统并具有通过长电缆连接的远程模块的系统都可能存在共模偏移问题。当发送器和接收器之间的接地参考之间存在显着电压差时，就会产生共模电压。下图展示了使用双向TVS二极管来补偿共模电压差。
反向驱动保护
当连接具有不同电压轨的集成电路的数据线无意中提供可能导致一个集成电路向另一个集成电路供电的路径时，可能会出现反向驱动问题。
下图展示了反向驱动保护的解决方案。这些解决方案提供了一条电流路径，可将额外电流引导远离具有较低电压电源轨的集成电路的电源轨。
差分输入和输出指南
如果输入信号的平均值等于零电压，放大器通常具有更好的噪声抑制规格。此外，将噪声信号的平均值偏置为零伏可以减少音频放大器中的嗡嗡声。
单向 TVS 二极管倾向于将正信号钳位至 +VBR，将负信号钳位至零电压，且平均值不为零。双向 TVS 二极管会将电压钳位至 +/-VBR，平均值为零。下图总结了单向和双向 TVS 二极管的钳位行为。
内部 IC 与外部 TVS 保护电路
外部TVS二极管可用来补充IC内部的钳位二极管。硅TVS二极管的浪涌能力与尺寸有关。外部 TVS 二极管可以比内部钳位二极管大 10 倍，但内部钳位二极管可能无法提供足够的保护。选择 TVS 二极管的重要参数是导通电压和额定功率。 内部 IC ESD 保护二极管可以使用齐纳二极管和二极管阵列创建，如下所示。高压晶体管、过压检测开关和晶闸管也很受欢迎。
齐纳二极管是需要电源浪涌和 ESD 保护的收发器 IC 内部保护电路的常用选择。二极管阵列是逻辑 IC 内部 ESD 保护电路的常见选择。
下面讨论确保浪涌事件不会超过 ESD 保护电路额定功率的准则。TVS二极管导通电压
外部TVS二极管的主要功能是通过降低浪涌电压来限制通过IC的电流。理想的 TVS 器件将在 IC 内部电路之前开启并吸收全部浪涌。 肖特基二极管的正向电压较低，可能比 IC 的内部 ESD 保护电路更早开启。下图显示了使用肖特基二极管进行 ESD 保护的示例。
外部二极管阵列通常具有与 IC 内部 ESD 保护电路类似的拓扑结构；然而，两个阵列的开启电压可能不同。
如果引脚的低电阻路径并不重要，则可以使用以下替代电路。该电阻迫使大部分浪涌通过外部钳位二极管。二极管阵列应用提示
二极管阵列将浪涌电流引导至电源轨并在那里消散。添加击穿电压略高于 VDD 的雪崩二极管和陶瓷电容器有助于改善保护。根据 V=LdI/dt 方程，将雪崩二极管集成到二极管阵列中有助于最大限度地减少由于寄生电感而产生的电压尖峰。
应仔细考虑二极管阵列数据表的浪涌额定值，因为浪涌额定值在很大程度上取决于测试方法。
共模失调电压
任何使用公共接地系统并具有通过长电缆连接的远程模块的系统都可能存在共模偏移问题。当发送器和接收器之间的接地参考之间存在显着电压差时，就会产生共模电压。下图展示了使用双向TVS二极管来补偿共模电压差。
反向驱动保护
当连接具有不同电压轨的集成电路的数据线无意中提供可能导致一个集成电路向另一个集成电路供电的路径时，可能会出现反向驱动问题。
下图展示了反向驱动保护的解决方案。这些解决方案提供了一条电流路径，可将额外电流引导远离具有较低电压电源轨的集成电路的电源轨。
差分输入和输出指南
如果输入信号的平均值等于零电压，放大器通常具有更好的噪声抑制规格。此外，将噪声信号的平均值偏置为零伏可以减少音频放大器中的嗡嗡声。
单向 TVS 二极管倾向于将正信号钳位至 +VBR，将负信号钳位至零电压，且平均值不为零。双向 TVS 二极管会将电压钳位至 +/-VBR，平均值为零。下图总结了单向和双向 TVS 二极管的钳位行为。
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