安森美ESD_TVS保护器件选型指南
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TVS/ESD保护器件许多开发人员都遇到过这样的情况:在实验室开发好的产品,测试完全通过,但到了客户手里用了一段时间之后,出现异常现象,甚至是产品失效需要返修,并且故障率往往也不高(1%以下)。
一般情况下,以上问题大都由于浪涌冲击、ESD冲击等原因造成,安森美半导体提供多种类型的电路保护器件,使您不用再为以上问题烦恼。
超小SOT953封装4通道NUP45V6系列,可以对无线产品、手持产品及其他产品进行保护;低容抗的NUP2202及NUP4202,可以应用于USB2.0高速通信设备中;NUP1105L及NUP2105L可以保护您的LIN总线及CAN总线;双通道的SM系列可以应用于RS232、RS485总线上。
NUP1105L LIN Bus保护器件SOT-23单通道TVS/ESD保护器件, 峰值350W(8 x 20us); 符合IEC61000-4-2,Level 4标准NUP1105L 应用原理图NUP2105L CAN Bus保护器件SOT-23双通道TVS/ESD保护器件, 峰值350W(8 x 20us); 符合IEC61000-4-2,Level 4标准NUP2105L 应用原理图安森美USB保护器件符合IEC61000-4-2,Level 4标准2-10单通道TVS/ESD保护SOD-23单通道TVS/ESD保护器件, 峰值350W(8 x 20us); 符合IEC61000-4-2,Level 4标准SOD-923单通道TVS/ESD保护器件, 峰值100W(8 x 20us); 符合IEC61000-4-2,Level 4标准NUP2202及 NUP4202应用原理图NZQA5V6AXV5计算机设备保护器件符合IEC61000-4-2,Level标准(应用场合:计算机、打印机、通讯系统、医疗设备)NUP4114HMR6数字视频与多媒体接口保护器件2-11防雷保护器件NP 系列(低电容/低电压)过压保护芯片,保护高速xDSL驱动器及其他芯片免受雷击和ESD冲击的损害。
/安森美半导体ESD解决方案满足今天与未来电路的保护需求今天,无处不在的静电和人们日常生活离不开的各种电子设备成为了一对难以解决的矛盾,尤其是当手持电子设备的轻薄小巧且产品特性及功能不断增加时,它们的输入/输出端口也随之增多,导致静电放电(ESD)进入系统并干扰或损坏集成电路(IC),因此如何进行有效的ESD保护已成为电子设备制造商面对的重要课题。
安森美半导体提供从“插口到插袋TM”的完整解决方案,包括电源转换、控制和保护方案。
在ESD保护领域,安森美半导体亚太区标准产品部市场营销副总裁麦满权说该公司以超小封装领先业界,且性能优异,符合各种规范及标准,又可靠质优,具备更长的使用寿命。
该公司并不断研发,开发了许多先进的工艺技术,进一步巩固了其在该领域的优势地位。
ESD问题无处不在ESD经常发生,影响到所有手持设备。
必须对IC加以保护,因为其中大多数无法承受高于2 kV的ESD。
安森美半导体的ESD保护器件以最快的响应时间和最低的钳位电压钳制IEC 61000-4-2 ESD抑制标准的8千伏(kV)脉冲。
以往,由于电子设备的体积没有那么小,所使用的IC器件也比现在要大很多,所以ESD似乎还不是一个问题。
因为器件越大电容也越大,它们可以容纳每伏(V)更多的电荷,因此与较小的器件相比,对ESD的敏感性更低。
而当电子设备的体积越来越小,功能越来越多,电路越来越精密,使用的半导体工艺到了亚微米以下的时候,IC设计对ESD更加敏感,就更容易受到ESD的损坏,ESD也就成了一个设计的挑战。
设计人员须使IC尽可能提供最有效的ESD保护,而又要为额外的保护元件减少电路板空间。
电子电路的输入/输出连接器为ESD的进入提供了路径。
以手机为例,音量键、语音键、智能键、充电器插口、配件连接端口、扬声器、键区、扩音器、SIM卡、电池接头等都可能成为ESD的进入点,使之轻松达到电路及电压敏感型元件。
当进入的ESD电压足够高时,就会在IC器件的电介质上产生电弧,在门氧化物层烧出显微镜可见的孔洞,造成器件的永久损坏。
安森美推出集成ESD保护的共模滤波器
佚名
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2011(11)7
【摘要】安森美半导体(ON Semiconductor)推出一批新的共模滤波器(CMF),这些器件集成了静电放电(ESD)保护,用于抑制噪声及提供高信号完整性。
新器件包括EMI2121、EMI4182及EMl4183,非常适合于应用在智能手机、多媒体平板电脑、无线连接底座(dongle)、数码摄像机及机顶盒和DVD 播放机。
【总页数】1页(P88-88)
【关键词】安森美半导体;共模滤波器;ESD保护;集成;DVD播放机;信号完整性;数码摄像机;静电放电
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.集成ESD保护的共模滤波器 [J],
2.安森美半导体推出带集成ESD保护的共模扼流圈EMI滤波器 [J], 章从福
3.安森美半导体推出集成ESD保护的共模扼流圈EMI滤波器 [J],
4.安森美半导体推出创新的集成ES0保护的共模滤波器 [J],
5.安森美推出业界首款共模扼流圈ESD保护IC [J],
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干货:ESD静电保护二极管选型方法和技巧(图文并茂)一、ESD静电二极管工作原理ESD(Electrostatic Discharge Protection Devices),静电保护元器件,又称瞬态电压抑制二极管阵列(TVS Array),是由多个TVS 晶粒或二极管采用不同的布局设计成具有特定功能的多路或单路ESD 保护器件,主要应用于各类通信接口静电保护,比如USB、HDMI、RS485、RS232、VGA、RJ11、RJ45、BNC、SIM、SD等接口中。
专业保护器件供应商东沃电子ESD静电保护器件,封装形式多样,从单路的SOD-323到多路的SOT-23、SOT-143、SOT23-6L、SOIC-8、QFN-10等。
电路设计工程师可以根据电路板布局及接口类型选择不同封装形式的ESD静电保护二极管。
目前东沃电子(DOWOSEMI)供应的ESD静电保护二极管产品主要分为:· 单通道ESD和EOS保护器件· 低电容ESD静电二极管· 标准电容ESD静电二极管· 低压ESD静电二极管· 高功率ESD静电二极管二、ESD静电二极管特性· 低电容,最低可达到零点几皮法;· 快速响应时间:通常小于1.0PS;· 体积小,小型化器件,节约PCB空间;· 工作电压可以根据IC的工作电压设计,比如:2.8V、3.3V、5V、12V、15V等等;· 灵活度高,可以根据应用需求设计电容、封装形式、浪涌承受能力等参数;· 封装形式多样化,目前东沃电子拥有的ESD封装有:QFN-0201、SOD-882、DFN1006-3L、SOT-523、SOD-523、QFN-10、SOD-123S、SOD-323、SOT-23、SOT-143、SOT-363、SOT23-6L、SOIC-8、SOIC-16 等;三、ESD静电二极管选型指南1)ESD静电二极管的截止电压要大于电路中最高工作电压;2)脉冲峰值电流IPP 和最大箝位电压VC 的选择,要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择合适IPP的型号,需要注意的是,此时的VC 应小于被保护晶片所能耐受的最大峰值电压;3)用于信号传输电路保护时,一定要注意所传输信号的频率或传输速率,当信号频率或传输速率较高时,应选用低电容系列的ESD静电二极管;4)根据电路设计布局及被保护线路数选择合适的封装。
EMI4183MUCommon Mode Filter with ESD ProtectionFunctional DescriptionThe EMI4183MU is an integrated common mode filter providing both ESD protection and EMI filtering for high speed digital serial interfaces such as MIPI D-PHY .The EMI4183MU provides protection for three differential data line pairs in a small RoHS-compliant UDFN16 package.Features•Highly Integrated Common Mode Filter (CMF) with ESD Protection provides protection and EMI reduction for systems using High Speed Serial Data Lines with cost and space savings over discrete solutions •Large Differential Mode Bandwidth with Cutoff Frequency > 2 GHz •High Common Mode Stop Band Attenuation: >25 dB at 700 MHz,>30 dB at 800 MHz•Provides ESD Protection to IEC61000-4-2 Level 4, ±15 kV Contact Discharge•Low Channel Input Capacitance Provides Superior Impedance Matching Performance•Low Profile Package with Small Footprint in UDFN16 2 x 4 mm Pb −Free Package•These Devices are Pb −Free, Halogen Free/BFR Free and are RoHS CompliantApplications•MIPI D-PHY (CSI-2, DSI, etc) in Mobile Phones and Digital StillCamerasFigure 1. EMI4183MU Electrical SchematicExternal MARKING DIAGRAMSU3= Specific Device Code M = Date Code G = Pb −Free Package(*Note: Microdot may be in either location)PIN CONNECTIONSDevice Package Shipping †ORDERING INFORMATION†For information on tape and reel specifications,including part orientation and tape sizes, please refer to our T ape and Reel Packaging Specifications Brochure, BRD8011/D.EMI4183MUTAGUDFN16(Pb −Free)3000/T ape & ReelUDFN16CASE 517CKIn_1+In_1−Out_1+Out_1−In_2+In_2−Out_2+Out_2−GND GND In_3+In_3−GNDGND Out_3+Out_3−(Top View)U3M G GPIN FUNCTION DESCRIPTIONPin Name Pin No.Type DescriptionIn_1+1I/O CMF Channel 1+ to Connector (External)In_1−2I/O CMF Channel 1− to Connector (External)Out_1+16I/O CMF Channel 1+ to ASIC (Internal)Out_1−15I/O CMF Channel 1− to ASIC (Internal)In_2+4I/O CMF Channel 2+ to Connector (External)In_2−5I/O CMF Channel 2− to Connector (External)Out_2+13I/O CMF Channel 2+ to ASIC (Internal)Out_2−12I/O CMF Channel 2− to ASIC (Internal)In_3+7I/O CMF Channel 3+ to Connector (External)In_3−8I/O CMF Channel 3− to Connector (External)Out_3+10I/O CMF Channel 3+ to ASIC (Internal)Out_3−9I/O CMF Channel 3− to ASIC (Internal)GND3, 14GND GroundGND6, 11GND GroundABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (T A= 25°C unless otherwise noted)Parameter Symbol Value Unit Operating Temperature Range T OP−40 to +85°CStorage Temperature Range T STG−65 to +150°CT L260°CMaximum Lead Temperature for Soldering Purposes(1/8” from Case for 10 seconds)DC Current per Line I LINE100mA Stresses exceeding Maximum Ratings may damage the device. Maximum Ratings are stress ratings only. Functional operation above the Recommended Operating Conditions is not implied. Extended exposure to stresses above the Recommended Operating Conditions may affect device reliability.ELECTRICAL CHARACTERISTICS (T A= 25°C unless otherwise noted)Symbol Parameter Test Conditions Min Typ Max UnitI LEAK Channel Leakage Current T A = 25°C, V IN = 5 V, GND = 0 V 1.0m AV F Channel Negative Voltage T A = 25°C, I F= 10 mA0.1 1.5VC IN Channel Input Capacitance to Ground(Pins 1,2,4,5,7,8 to Pins 3,6,11,14) T A = 25°C, At 1 MHz, GND = 0 V,V IN = 1.65 V0.8 1.3pFR CH Channel Resistance(Pins 1−16, 2−15, 4−13, 5−12, 7−10 & 8−9)8.0W f3dB Differential Mode Cut−off Frequency 50 W Source and Load Termination 2.0GHz F atten Common Mode Stop Band Attenuation @ 800 MHz30dBV ESD In−system ESD Withstand Voltagea) Contact discharge per IEC 61000−4−2standard, Level 4 (External Pins)b) Contact discharge per IEC 61000−4−2standard, Level 1 (Internal Pins) (Notes 1 and 2)±15±2kVV CL TLP Clamping Voltage(See Figure 12) Forward I PP= 8 AForward I PP= 16 AForward I PP= −8 AForward I PP= −16 A1218−6−12VVVVR DYN Dynamic ResistancePositive TransientsNegative Transients T A = 25°C, I PP= 1 A, t P = 8/20 m sAny I/O pin to Ground;(Notes 1 and 3)1.360.6V RWM Reverse Working Voltage (Note 3) 5.0V V BR Breakdown Voltage I T = 1 mA; (Note 4) 5.69.0V 1.Standard IEC61000−4−2 with C Discharge = 150 pF, R Discharge = 330, GND grounded.2.These measurements performed with no external capacitor.S devices are normally selected according to the working peak reverse voltage (V RWM), which should be equal to or greater than the DCor continuous peak operating voltage level.4.V BR is measured at pulse test current I T.TYPICAL CHARACTERISTICSFigure 2. Differential Mode Attenuation vs.Frequency (Zdiff = 100 W )Figure 3. Common Mode Attenuation vs.Frequency (Zcomm = 50 W )Figure 4. Differential Return Loss vs. Frequency(Zdiff = 100 W )Figure 5. Differential Inter −Lane Cross −CouplingFigure 6. Common Mode Inter −Lane Cross −CouplingFigure 7. MIPI D −PHY LP Mode Test SetupFigure 8. EMI4183MU MIPI D −PHY LP Mode Measured ResultsFigure 9. EMI4183MU Eye Diagram Test SetupEMI4183MU********************************************(EVBthroughonleft,EVBwithEMI4183MUonright)Transmission Line Pulse (TLP) MeasurementsTransmission Line Pulse (TLP) provides current versus voltage (I-V) curves in which each data point is obtained from a 100 ns long rectangular pulse from a charged transmission line. A simplified schematic of a typical TLP system is shown in Figure 11. TLP I-V curves of ESD protection devices accurately demonstrate the product’s ESD capability because the 10 s of amps current levels and under 100 ns time scale match those of an ESD event. This is illustrated in Figure 12 where an 8 kV IEC61000-4-2 current waveform is compared with TLP current pulses at 8 and 16 A. A TLP curve shows the voltage at which the device turns on as well as how well the device clamps voltage over a range of current levels. Typical TLP I-V curves for the EMI4183MU are shown in Figure 13.Figure 11. Simplified Schematic of a Typical TLP SystemFigure 12. Comparison Between 8 kV IEC61000−4−2 and 8 A and 16 A TLP WaveformsFigure 13. Positive and Negative TLP WaveformsESD Voltage ClampingFor sensitive circuit elements it is important to limit the voltage that an IC will be exposed to during an ESD event to as low a voltage as possible. The ESD clamping voltage is the voltage drop across the ESD protection diode during an ESD event per the IEC61000−4−2 waveform. Since the IEC61000−4−2 was written as a pass/fail spec for larger systems such as cell phones or laptop computers it is not clearly defined in the spec how to specify a clamping voltage at the device level. ON Semiconductor has developed a way to examine the entire voltage waveform across the ESD protection diode over the time domain of an ESD pulse in the form of an oscilloscope screenshot, which can be found on the datasheets for all ESD protection diodes. For more information on how ON Semiconductor creates these screenshots and how to interpret them please refer to On Semiconductor Application Notes AND8307/D and AND8308/D.IEC61000−4−2 Spec.Level Test Voltage (kV)First Peak Current (A)Current at 30 ns (A)Current at 60 ns (A)127.5422415843622.51264830168IEC61000−4−2 WaveformFigure 15. 8 x 20 ms Pulse Waveform1009080706050403020100t, TIME (m s)% O F P E A K P U L S E C U R R E N TFigure 16. ESD Clamping Voltage +8 kV per IEC6100−4−2 (external to internal pin)Figure 17. ESD Clamping Voltage −8 kV per IEC6100−4−2 (external to internal pin)Figure 18. EMI4183MU MIPI D −PHY Application DiagramUDFN16 4x2, 0.5P CASE 517CK ISSUE ODATE 31 JUL 2012DIM MIN MAX MILLIMETERS A A10.000.05A3b 0.150.25D 4.00 BSC E 2.00 BSC e 0.50 BSC NOTES:1.DIMENSIONING AND TOLERANCING PER ASME Y14.5M, 1994.2.CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETERS.3.DIMENSIONS b APPLIES TO PLATEDTERMINAL AND IS MEASURED BETWEEN 0.15 AND 0.30 MM FROM TERMINAL TIP .4.COPLANARITY APPLIES TO THE EXPOSED PAD AS WELL AS THE TERMINALS.0.13 REF 0.450.55L 0.700.90DIMENSIONS: MILLIMETERSMOUNTING FOOTPRINTRECOMMENDED 0.10L10.050.15XX = Specific Device Code M = Date Code G = Pb −Free Package*This information is generic. Please refer to device data sheet for actual part marking.Pb −Free indicator, “G” or microdot “ G ”,may or may not be present.GENERICMARKING DIAGRAM*XXM G GMIN12X(Note: Microdot may be in either location)MECHANICAL CASE OUTLINEPACKAGE DIMENSIONSON Semiconductor and are trademarks of Semiconductor Components Industries, LLC dba ON Semiconductor or its subsidiaries in the United States and/or other countries.ON Semiconductor reserves the right to make changes without further notice to any products herein. ON Semiconductor makes no warranty, representation or guarantee regarding the suitability of its products for any particular purpose, nor does ON Semiconductor assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including without limitation special, consequential or incidental damages. ON Semiconductor does not convey any license under its patent rights nor thePUBLICATION ORDERING INFORMATIONTECHNICAL SUPPORT North American Technical Support:Voice Mail: 1 800−282−9855 Toll Free USA/Canada Phone: 011 421 33 790 2910LITERATURE FULFILLMENT :Email Requests to:*******************onsemi Website: Europe, Middle East and Africa Technical Support:Phone: 00421 33 790 2910For additional information, please contact your local Sales Representative ◊。
ESD器件ESD器件概述ESD保护元件的作用是转移来自敏感元件的ESD应力,使电流流过保护元件而非敏感元件,同时维持敏感元件上的低电压;ESD保护元件还应具有低泄漏和低电容特性,不会降低电路功能;不会对高速信号造成损害,在多重应力作用下保护元件的功能不会下降。
瞬态电压抑制器(TVS)、压敏电阻和聚合物是近几年发展起来的几种专用ESD保护元件。
其中前两种元件均采用电压钳位的方式进行保护,采用带导电粒子的聚合物则是采用消弧(crowbar)保护策略。
压敏电阻和聚合物支持双向保护,但TVS可支持单向或双向保护。
传统的压敏电阻虽然在成本上具有一定优势,但它存在的一个最大问题是体积太大,无法满足手持设备的封装要求。
事实上,与压敏电阻相比,基于硅材料的TVS和聚合物材料ESD具有更好的钳制性能、更低的泄漏和更长的使用寿命。
高分子聚合物和TVS在多重应力下仍然可保持强大的性能,而压敏电阻则会随着使用次数的增多性能下降。
TVS技术利用的是半导体的钳位原理,在经受瞬时高压时,会立即将能量释放出去,而压敏电阻采用的是物理吸收原理,因此每经过一次ESD事件,材料就会受到一定的物理损伤,形成无法恢复的漏电通道。
“TVS技术的原理就好像传统的打太极,可以轻松释放掉能量而不是直接与之对抗”。
这样做的好处是器件不会受到损害,基本上没有寿命限制。
从现场展示的TVS与压敏电阻的钳制电压曲线来看,TVS器件可以在极短时间内将输入的大电压钳制到5至6伏的水平,而压敏电阻的曲线则下降得非常缓慢,并且无法达到TVS 器件的效果。
这表明TVS器件在响应时间和钳制性能方面均优于压敏电阻。
几种ESD器件的比较1、普通二极管,只能起到箝制电压的作用,不能响应高达几百兆频率的ESD脉冲。
2、压敏电阻/热敏电阻/PTC,压敏电阻抗一次ESD脉冲后特性就会改变,而ESD 保护器件抗几万次也不会改变特性。
3、压敏电阻能承受更大的浪涌电流,而且其体积越大所能承受的浪涌电流越大,最大可达几十kA到上百kA;但压敏电阻的非线性特性较差,大电流时限制电压较高,低电压时漏电流较大。
如何选择ESD保护元件本文将分析系统设计师可以采用的一些保护产品类型,并比较它们的特性。
为了确保系统在遭受ESD事件时的鲁棒性,必须按照IEC 61000-4-2等标准来测试这些产品。
系统设计师采用多种方法来确保产品符合主流的ESD标准,包括解决外壳设计、电路板设计、元件选择,甚至是软件修复。
其中一个重要的方法是在输入和输出(I/O)连接器等关键电路节点处使用保护元件。
ESD保护元件通常称作瞬态电压抑制器(TVS)。
TVS的ESD保护原理许多集成电路(IC)都有一些可能比较敏感的输入,这使得它们在输入电压远高于正常值的的情况下(例如在ESD应力作用下)易于受损。
正常工作电压与使器件开始受损的电压之间的区域是安全过压区。
安全过压区与器件受损区之间有少许交叠,因为如果较大的过压仅持续极短时间,那么即使不是在安全过压区,器件可能也可以承受。
TVS的任务就是发生ESD事件时,将输入电压维持在安全过压范围之内,而在正常工作时不影响系统性能。
TVS器件被放置于邻近ESD事件可能进入系统的位置,旨在限制敏感节点处的电压,并将电流引至不太敏感的节点,如地电平。
为实现这个功能,TVS必须在正常工作电压范围内拥有高阻抗,在正常工作电压范围之外拥有低阻抗,这样才能将电流直接从敏感节点引开,并限制瞬态电压。
对TVS的基本要求与具体应用有关,但一般情况下有如下要求:(1)能够在期望的ESD应力下正常工作;(2)在正常电压范围内具有高阻抗(低泄漏);(3)在正常电压范围之外呈低阻抗;(4)导通电压适合应用;(5)在遭受应力期间可快速地从高阻抗转换至低阻抗(6)电容对目标应用而言不太高。
在比较具体的TVS器件类型之前,需要理解两种分类。
单向与双向保护:单向和双向TVS器件都能抑制正向和负向应力。
依据TVS维持高阻抗、低泄漏状态的电压范围,可以最好地理解这两个术语的不同。
这种电压范围决定了TVS器件能保护的电路节点类型。
双向TVS具有相对于零伏电压的对称特性(图1)。
TVS 选用原则TVS 作为电子系统的保护器件,正确的选用是很重要的。
首先应了解电子的工作条件及可能发生的意外的电源的性质,然后按照以下的原则选用适合的 TVS 器件:1 、反向变位电压( VR )应等于或略高于电路的正常工作电压。
这样可以确保不因 TVS 的接入而影响电路的正常工作。
注意,在交流电路中,交流工作电压需乘 1.4 倍取其峰值来确定应选用的变位电压。
2 、反向击穿电压( VB )不小于电路的最大允许工作电压。
如果在最大允许工作电压下, TVS 进入击穿状态。
将使电路中的漏电流增大,而影响电路的正常工作。
3 、最大箝位电压( VC )必须小于电路的最大允许安全电压。
即在箝位电压下,不会损坏电路中的任何元器件。
4 、最大峰值脉冲功率( PM )必须大于电路内部或外部可能出现的峰值脉冲功率: > 电路设计者最好对可能出现的意外的电脉冲的性质有所了解。
比如,脉冲的来源,脉冲的波形,脉冲的幅度和时间等。
概述对于任何电子系统,电压或电流的瞬间浪涌都可能使其失效和损坏。
每年全世界由此造成的损失均达数十亿至数佰亿美元。
电子系统的保护器件在元器件生产和应用中都具有十分重要的地位。
意外的电浪涌可能来自电子系统的内部和外部,常见的如电源的开关操作,电感负载的通断,交流线路的拨动,雷击感应电涌,静电放电等等。
TVS ( TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR )即是为抑制各种形式的电浪涌而专门设计的高效能的电保护器件。
当它承载瞬态高能量脉冲时,极速由原来的高阻抗变为低阻抗,“吸收”掉意外电浪涌,并把电压箝制到安全水平从而有效地保护电子系统中的元器件不受损坏。
TVS所能承受的瞬时脉冲电压峰值可达数千伏;瞬时脉冲电流峰值可达数安培至数百安培,其箝位响应时间仅为 10-12 秒。
作为保护器件,固体 TVS 与早先的气体放电管及压敏电阻( MOV )相比较,显著的特点是,箝位因子小、响应时间快、承载浪涌能力高、使用寿命长(无老化“磨损”问题),以及体积小、无噪声、价格低等等。
概述TVS管是瞬态电压抑制器(Transient V oltage Suppressor)的简称。
它的特点是:响应速度特别快(为ns级);耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差,其10/1000μs波脉冲功率从400W~30KW,脉冲峰值电流从0.52A~544A;击穿电压有从6.8V~550V的系列值,便于各种不同电压的电路使用。
特性TVS管有单向与双向之分,单向TVS管的特性与稳压二极管相似,双向TVS 管的特性相当于两个稳压二极管反向串联,其主要特性参数有:●截止电压(反向断态电压)VRWM与反向漏电流IR:截止电压(反向断态电压)VRWM表示TVS管不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。
●击穿电压VBR:TVS管通过规定的测试电流IT时的电压,这是表示TVS管导通的标志电压。
●脉冲峰值电流IPP:TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流(8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右),超过这个电流值就可能造成永久性损坏。
在同一个系列中,击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。
●最大箝位电压VC:TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。
●脉冲峰值功率Pm:脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积,即Pm=IPP*VC。
●稳态功率P0:TVS管也可以作稳压二极管用,这时要使用稳态功率。
●极间电容Cj:与压敏电阻一样,TVS管的极间电容Cj也较大,且单向的比双向的大,功率越大的电容也越大。
瞬态抑制二极管(TransientV oltageSuppressor)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件。
当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10的负12次方秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。
TVS管选型指导1.1 TVS瞬态电压抑制二极管原理应用特性TVS—瞬态电压抑制器的简称,英文全称Transient Voltage Suppressor Diode。
TV 是一种二极管形式的限压型过压保护器件。
当TVS 的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以-12 秒量级的速度将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极10间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的损坏。
它的特点响应速度快(1ps)、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小(5%)、箝位能力强等。
耐浪涌抑制电压能力特强,其脉冲功率从几百瓦—几十千瓦,脉冲峰值电流从几安—几百安。
常用的TVS管的击穿电压有从5V—550V 的系列值,耐受能力用瓦特(W)表示。
目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485 、I/O、LAN、ISDN 、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/ 差模保护、RF 耦合/IC 驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/ 变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。
TVS二极管的分类按极性:可分为单极性和双极性两种按用途:可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。
如:各种交流电压保护器、4~200mA 电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等按封装及内部结构:可分为轴向引线二极管、双列直插TVS阵列(适用多线保护)、贴片式、组件式和大功率模块式等TVS的使用TVS 在正常工作状态下TVS对受保护器件呈高阻抗状态,不影响线路的正常工作,当有异常的过电压脉冲超过其击穿电压时,TVS由高阻状态变为低阻状态,提供的一个低阻抗路径使流向被保护元器件的瞬间电流转而分流到TVS二极管,瞬间的浪涌电流经TVS管泄放掉,同时把电压精确的限制到一个安全的水平,当异常过电压消失后,TVS立即恢复到高阻状态。
安森美半导体完整ESD及EMI保护方案
对于电子产品而言,保护电路是为了防止电路中的关键敏感型器件受
到过流、过压、过热等冲击的损害。
保护电路的优劣对电子产品的质量和寿命
至关重要。
随着消费类电子产品需求的持续增长,更要求有强固的静电放电(ESD)保护,同时还要减少不必要的电磁干扰(EMI)/射频干扰(RFI)噪声。
此外,消费者希望最新款的消费电子产品可以用小尺寸设备满足越来越高的下载和带
宽能力。
随着设备的越来越小和融入性能的不断增加,ESD以及许多情况下的EMI/RFI抑制已无法涵盖在驱动所需接口的新一代IC当中。
另外,先进的系统级芯片(SoC)设计都是采用几何尺寸很小的工艺制造的。
为了优化功能和芯片尺寸,IC设计人员一直在不断减少其设计的功能的最小尺寸。
IC尺寸的缩小导致器件更容易受到ESD电压的损害。
过去,设计人员只要选择符合IEC61000-4-2规范的一个保护产品就足够了。
因此,大多数保护产品的数据表只包括符合评级要求。
由于集成电路变得
越来越敏感,较新的设计都有保护元件来满足标准评级,但ESD冲击仍会形成过高的电压,有可能损坏IC。
因此,设计人员必须选择一个或几个保护产品,
不仅要符合ESD脉冲要求,而且也可以将ESD冲击钳位到足够低的电压,以
确保IC得到保护。
图1:美国静电放电协会(ESDA)的ESD保护要求
先进技术实现强大ESD保护
安森美半导体的ESD钳位性能备受业界推崇,钳位性能可从几种方法观察和量化。
使用几个标准工具即可测量独立ESD保护器件或集成器件的ESD。
安森美半导体推出业界最小封装的ESD保护器件日前,安森美半导体(ONSemiconductor)推出两款采用最新的超小型0201双硅片无引脚(DualSiliconNo-Lead,DSN-2)封装的静电放电(ESD)保护器件。
这DSN型封装尺寸仅为0.6mmx0.3mmx0.3mm,令工作的硅片百分之百地利用封装面积,与采用塑模封装的产品相比,提供显著的性能/电路板面积比优势。
安森美半导体采用这新型封装的首批产品是ESD11N5.0ST5G和ESD11B5.0ST5G,扩展了公司高性能片外ESD保护产品系列。
安森美半导体将ESD保护产品系列以日前,安森美半导体(ON Semiconductor)推出两款采用最新的超小型0201双硅片无引脚(Dual Silicon No-Lead ,DSN-2)封装的静电放电(ESD)保护器件。
这DSN型封装尺寸仅为 0.6 mm x 0.3 mm x 0.3 mm,令工作的硅片百分之百地利用封装面积,与采用塑模封装的产品相比,提供显著的性能/电路板面积比优势。
安森美半导体采用这新型封装的首批产品是ESD11N5.0ST5G和ESD11B5.0ST5G,扩展了公司高性能片外ESD保护产品系列。
安森美半导体将ESD保护产品系列以业界最小的封装面市,实力又进一步。
这最新ESD产品系列非常适用于保护如手机、MP3播放器、个人数字助理(PDA)和数码相机等极之讲究电路板空间的便携应用中的数据线路。
ESD11N和ESD11B是安森美半导体下一代的专有ESD保护技术,提供骄人的钳位电压。
安森美半导体结合业界最低的钳位电压及最小的封装,提供无与伦比的ESD保护选择。
这些产品减少的尺寸及双向单线的设计提供极灵活及简单的布线,适用于种种空间受限的应用。
新的0201 DSN-2封装尺寸仅为0.6 mm x 0.3 mm x 0.3mm,与常见的SOD-923(也称0402)封装相比,节省3倍的电路板空间。
一、选用指南1、首先确定被保护电路的最大直流或连续工作电压,电路的额定标准电压和“高端”容限。
2、TVS的额定反向关断电压V WM应大于或等于被保护电路的最大工作电压,若选用的V WM太低,器件有可能进入雪崩状态或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。
3、TVS的最大箝位电压V C应小于被保护电路的损坏电压。
4、TVS的最大峰值脉冲功率PW必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。
5、在确定了TVS的最大箝位电压后,其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。
6、对于数据接口电路的保护,必须注意选取尽可能小的电容值C的TVS器件。
7、带A的TVS二极管比不带A的TVS二极管的离散性要好,在TVS二极管A前面加C的型号表示双向TVS二极管。
8、直流保护一般选用单向TVS二极管,交流保护一般选用双向TVS二极管,多路保护选用TVS阵列器件,大功率保护选用TVS专用保护模块。
特殊情况,如:RS-485和RS-232保护可选用双向TVS二极管或TVS阵列。
9、TVS二极管可以在-55℃到+150℃之间工作,如果需要TVS在一个变化的温度下工作,由于其反向漏电流ID是随温度的增加而增大;功耗随TVS结温度增加而下降,故在选用TVS时应考虑温度变化对其特性的影响。
10、TVS二极管可以串/并应用,串行连接分电压,并行连接分电流。
但考虑到TVS的离散性,使用时应尽可能的减少串/并数量。
二、注解1、V WM—是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压,当这个反向电压加于TVS 两极时,它处于反向关断状态,流过它的电流小于或等于其最大反向漏电流I D。
2、V BR—是TVS最小的雪崩电压。
25℃时,在这个电压之前,保护TVS是不导通的。
当TVS 流过规定的1mA电流I R时,加于TVS两极间的电压为其最小击穿电压V BR。
3、I T—--测试电流。
4、I D—--反向漏电流。
5、V C—当持续时间为20us的脉冲峰值电流I PP流过TVS时,其两极间出现的最大峰值电压为V C。
选择高效ESD保护器件的诀窍上网日期: 2008年08月01日关键字: ESD保护器件保护二极管静电放电作者:Lon RobinsonESD保护二极管技术市场经理安森美半导体随着更新的集成电路(IC)技术采用更小的几何尺寸和更低的工作电压,不断更新换代的便携产品对静电放电(ESD)电压损害越来越敏感。
有鉴于此,手机、MP3播放器和数码相机等便携产品的设计人员必须评估各种可供选择的ESD保护解决方案,确保他们所选择的解决方案能满足当今IC不断变化的需求。
本文将探讨选择有效ESD保护解决方案的关键步骤。
ESD波形以系统级的方法来定义典型的ESD事件所采用的最常见的波形,是以其亚纳秒上升时间和高电流电平(参见图1)为显著特征的IEC61000-4-2波形。
这种波形的规范要求采用四级ESD量级。
大部分设计工程师都要求把产品限定到最高级的8 kV的接触放电或15 kV的空气放电。
当进行元器件级测试时,因为空气放电测试在这样的小型元器件上是不能重复的,接触放电测试则是最适合的测试方式。
图1:IEC61000-4-2规范指标一览表。
从近期的设计趋势的ESD所需考虑因素ESD保护器件的目的是把数千伏电压的ESD 输入电压降低到所保护的IC所能承受的安全电压,并能把电流从IC旁路。
虽然所需ESD 波形的输入电压和电流在过去的几年没有出现变化,但要求保护IC的安全电压电平却降低了。
过去,IC设计对于(防范)ESD而言更具强固性,而且能够承受更高电压,因此,在选择能符合IEC61000-4-2第4级的要求的保护二极管时有充分的选择余地。
而对于如今ESD 更敏感的IC,设计工程师就必须不仅要确保保护器件能够符合IEC61000-4-2第4级标准,而且还要确保该器件能够将ESD脉冲钳制到足够低的电平,从而确保IC不受损坏。
在为给定的应用选择最佳保护器件的时候,设计工程师必须要考虑到ESD保护器件能够把ESD 电压控制到多么低的电平。
安森美半导体为TVS元件和肖特基二极管系列推出低厚度SOD-123FL封装安森美半导体(美国纳斯达克上市代号:ONNN)不断提升产品性能,在其品种全面的分立元件系列中增添SOD-123FL 封装。
这五十款器件[包括瞬变电压抑制(TVS)元件与肖特基二极管]现已提供低厚度的扁平引脚封装。
今年稍后,将有更多新型封装的器件面世。
安森美半导体副总裁兼标准元件部总经理Charlotte Diener 说:“由于SOD- 123FL 优化电路板空间占用每单位内的功率耗散,该封装是便携与无线电路板设计所需之TVS 元件与肖特基二极管的理想选择,此类设计必须符合电源管理和保护的严格要求。
”SOD-123FL 封装器件可直接替代电路板中的SOD- 123(JEDEC DO219)封装器件,同时具有更出众的功率处理能力。
比较而言,SOD-123FL 封装的瓦特/ mm2 热性能比SOD-123 提高达149%,比SMA 提高达90.5%,比PowerMite 提高达26.5%。
SOD123FL 厚度(最大为1mm)比标准SOD123 封装低25%或以上,非常适宜讲究电路板空间的便携应用。
SOD-123FL 封装独有的引脚结构以及具有最佳功效的线夹设计,允许低正向电压。
附带线夹的内部设计比引线粘结封装具有更优秀的浪涌电流能力,成为瞬态电压抑制应用的理想封装选择。
安森美半导体已在新型封装内采用低泄漏电流硅技术,以更好地节省能量。
SOD123FL 以环保、无铅的封装平台提供更佳性能。
该封装采用100%锡(Sn)涂覆所有外表电镀面。
其在260° C 下回焊,达到1 级潮湿敏感度等级(MSL),同时与现有回焊工艺逆向相容。
SOD123FL 器件安森美半导体已推出50 款具实效的SOD123FL 封装标准元件。
目前可提供以下器件:-SMF 5.0:5V 至170V 的200 瓦TVS 器件系列。
-MBR120VLSFT1:1 安培、20 伏肖特基功率整流二极管,具极低正向电压,可延长便携应用的电池寿命。
ESD7008/MG2040/ESD7104:TVS
佚名
【期刊名称】《世界电子元器件》
【年(卷),期】2011(000)010
【摘要】安森美半导体推出高速数据线路用瞬态电压抑制器(TVS)。
ESD7008、MG2040及ESD7104为高速数据及视频线路提供静电放电保护。
【总页数】1页(P27-27)
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.MG2040型采煤机行走部件刚度对其动力学特性的影响 [J], 张丹;刘元林;齐立涛;万丰
2.常规心电图Tv1(Tv2)>Tv5(Tv6)在冠心病诊断中的价值 [J], 官学强;陈鹏;唐疾飞;杨鹏麟
1>TV5(TV6)综合征在冠心病诊断中的价值 [J], 张奇惠;朱雯;庞云秀
1>Tv5(或Tv6)综合征临床意义探讨 [J], 舒泽基
5.2D-TVS联合3D-TVS容积成像在子宫内膜病变诊断中的临床价值 [J], 缪雨田;常哲
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TVS的特性及应用2004-12-13 作者:huanghm瞬态电压抑制器(Transient V oltage Suppressor)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件。
当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10-12秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。
由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。
目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表)、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。
具体有以下三大特点:1、将TVS二极管加在信号及电源线上,能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲,如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。
2、静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲,并能持续10ms;而一般的TTL器件,遇到超过30ms的10V脉冲时,便会导至损坏。
利用TVS二极管,可有效吸收会造成器件损坏的脉冲,并能消除由总线之间开关所引起的干扰(Crosstalk)。
3、将TVS二极管放置在信号线及接地间,能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。
一、TVS的特性及主要参数1、TVS的特性曲线TVS的电路符号与普通稳压二极管相同。
它的正向特性与普通二极管相同;反向特性为典型的PN结雪崩器件。
在瞬态峰值脉冲电流作用下,流过TVS的电流,由原来的反向漏电流ID上升到IR时,其两极呈现的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR,TVS被击穿。
TVS/ESD保护器件
许多开发人员都遇到过这样的情况:在实验室开发好的产品,测试完全通过,但到了客户手里用了一段时间之后,出现异常现象,甚至是产品失效需要返修,并且故障率往往也不高(1%以下)。
一般情况下,以上问题大都由于浪涌冲击、ESD冲击等原因造成,安森美半导体提供多种类型的电路保护器件,使您不用再为以上问题烦恼。
超小SOT953封装4通道NUP45V6系列,可以对无线产品、手持产品及其他产品进行保护;低容抗的NUP2202及NUP4202,可以应用于USB2.0高速通信设备中;NUP1105L及NUP2105L可以保护您的LIN总线及CAN总线;双通道的SM系列可以应用于RS232、RS485总线上。
NUP1105L LIN Bus保护器件
SOT-23单通道TVS/ESD保护器件, 峰值350W(8 x 20us); 符合IEC61000-4-2,Level 4标准
NUP1105L 应用原理图
NUP2105L CAN Bus保护器件SOT-23双通道TVS/ESD保护器件, 峰值350W(8 x 20us); 符合IEC61000-4-2,Level 4标准
NUP2105L 应用原理图
安森美USB保护器件
符合IEC61000-4-2,Level 4标准
2-10
单通道TVS/ESD保护
SOD-23单通道TVS/ESD保护器件, 峰值350W(8 x 20us); 符合IEC61000-4-2,Level 4标准SOD-923单通道TVS/ESD保护器件, 峰值100W(8 x 20us); 符合IEC61000-4-2,Level 4标准
NUP2202及 NUP4202应用原理图
NZQA5V6AXV5计算机设备保护器件
符合IEC61000-4-2,Level标准(应用场合:计算机、打印机、通讯系统、医疗设备)NUP4114HMR6数字视频与多媒体接口保护器件
2-11
防雷保护器件
NP 系列(低电容/低电压)过压保护芯片,保护高速xDSL驱动器及其他芯片免受雷击和ESD冲击的损害。
内部极低的漏电流使其非常适合应用于低压高速的场合,芯片拥有低容抗特性,可使高速数据无损通过保护系统。
先进的硅结构技术使NP系列产品拥有最小化的尺寸,能够快速应对ESD冲击、高能量浪涌冲击。
芯片特性
● 低容抗特性;
● 小封装尺寸;● 极低的差分电容;
● 双向操作;● 低漏电流;
● 直通布局;● 高抑制浪涌能力;
● 符合IEC 61000-4-2 Level 4 ESD标准;● 精准的电压箝位功能;●
无铅封装。
防雷保护器件选型表
应用方向
VDSL、ADSL,消费类终端设备,网关,以太网设备,RS232、RS485设备
四通道低容抗TVS/ESD保护器件
SOT-953封装,符合IEC61000-4-2,Level 4标准
双通道TVS/ESD保护
SOT-23双通道TVS/ESD保护器件, 峰值300W(8 x 20us); 符合IEC61000-4-2,Level 4标准
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