ESD静电二极管也是TVS管

原创 阿昆谈DFM 2024-08-15 07:01

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EDS静电管和TVS管是硬件工程师电路设计时用的非常多的防护器件。

但实际并不存在所谓的ESD静电二极管这一类,因为ESD其实就是属于TVS门类,只不过这一类更专注于ESD静电上的防护,所以大家也会把这个叫成ESD二极管,后面会通过看不同规格书来了解。

TVS瞬态抑制二极管:

当它的两端经受瞬间的高能量冲击时,TVS管能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗,以吸收一个瞬间大电流,从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上,从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击

关键点:吸收数千瓦的浪涌功率,并把电压钳位到一个预定值。     

上图电源接口这是TVS管。    

  这是某厂家在9V电源电路上的一个防护电路,用的就是一个TVS管

ESD防静电二极管:

   

         这是某厂家的HDMI接口的一个防护电路参考。 

对比 TVS(ESD静电管)和TVS管规格书描述

打开ESD二极管规格书,你会发现,在开头部分就是TVS管描述 (Transient Voltage suppressor),

IEC/EN 61000-4-2是:静电放电(ESD)抗扰度测试标准

在以上标准下是可以防护15KV的空气放电能力和10KV的接触放电。但规格书里并没有提到可以防护的浪涌功率。    

 

我们再看一下TVS管的规格书    

在这个里面,这个TVS管会把最重要的能承受的浪涌功率600W写在主标题上

下面也提到了在静电放电(ESD)抗扰度测试标准下的接触放电15KV和空气放电电压8KV。

同时,还有一个600W的峰值功率承受能力

            

 

注意脉冲模型

看上2个器件规格书,你会发现SOD323的器件居然都有575W的峰值功率,而下面体积更大的才600W.

但是有没有发现,他们是在不同的脉冲波形下测试的,显然后者的能力更强。这也是选型要注意的。

ØTVS一般是看器件的功率,强调的是一个吸收能量有多少瓦W(和封装成正比,功率越大,一般体积越大)

如果是接在电源输入端,就会比较看中功率大小,如果是接在信号线上就还要注意一下结电容的大小对信号有没有影响。           

ØESD器件一般看中的是它的电压模型在IEC61000-4-2标准测试下的空气放电、接触放电值,及结电容。

ESD静电管一般是接在信号线上,高速的USB和I/O很重视它的结电容,ESD管的结电容普遍会比TVS管的要低,一般几PF        

 

总的来说,当我们的产品应用环境更多是浪涌带来的问题,一般会选大功率的TVS管接在电源部分,或者信号部分。当我们更关注的是ESD静电带来的损伤问题,会选择合适的TVS管来防护(也就是ESD管)

如果2者都需要照顾就到就可以选一个2方面性能都合适的器件,一分性能一分货,所以合理选择最重要。

         

 

   

同样一个5V电路,结合不同的使用环境或设备,看设计师更关注的是哪个问题,是静电问题,还是浪涌问题,然后做出选择。

 

         

 

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阿昆谈DFM 陈昆-专注于可制造性设计DFM的技术与思想推广。主张在设计阶段就从源头解决产品生产各环节的问题,加速量产周期,最终提高产品竞争力。相关作品:《PCB裸板的DFM可制造性设计规范》及案例分享、《一个因PCB丝印设计不规范而引发的一系列悲剧》。分享交流:电子产品拆解学习、PCB/SMT可制造性设计经验与案例、元器件/原材料认识与选型、组装结构工艺、生产质量管理、生活工作感悟等相关内容。
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