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一粒金砂(中级)

这个TVS为何要这样设计? [复制链接]

本帖最后由 elec32156 于 2021-9-6 15:52 编辑

如图,是一颗4通道ESD保护器件TPD4E001的内部电路及外接USB的应用电路,不太明白器件内上面一排二极管的作用是什么?为何要这样设计,正常逻辑不是只需要下面一排就好了吗?

image.png  

此帖出自模拟电子论坛

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上面一排二极管,目的是四通道中任一路电压都不能高于Vcc,下面一排二极管,目的是四通道中任一路电压都不能低于GND。

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没太明白这个原理,好像我考虑问题的思路方向跟老师的不一样,这是一颗TVS,我是从TVS原理角度去看这个电路的,当ESD来临时,内部的小管子瞬间反向击穿通过GND将能量泄放掉,端口的电压被钳位在正常水平。而上面那一  详情 回复 发表于 2021-9-6 17:24

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一粒金砂(中级)

maychang 发表于 2021-9-6 16:12 上面一排二极管,目的是四通道中任一路电压都不能高于Vcc,下面一排二极管,目的是四通道中任一路电压都不 ...

没太明白这个原理,好像我考虑问题的思路方向跟老师的不一样,这是一颗TVS,我是从TVS原理角度去看这个电路的,当ESD来临时,内部的小管子瞬间反向击穿通过GND将能量泄放掉,端口的电压被钳位在正常水平。而上面那一排管子当ESD过来时会正向导通,高压会加载到VCC上,不是反而对VCC不利吗?

另外上面的TVS是如何做到高压过来时,让其电压不高于VCC的呢,如果我在IO口上加上一个高于VCC的电压的话,这个TVS并不能将电压钳位在VCC之下吧,请求老师指点下,始终没想明白这个原理,感谢!

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首帖图中 D1 是 TVS,上面一排四个以及下面一排四个是高速二极管。  详情 回复 发表于 2021-9-6 17:55

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一粒金砂(高级)

换个角度想想,一个TVS管怎么保证5个点位的ESD钳位的?还不会导致这些点短路

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elec32156 发表于 2021-9-6 17:24 没太明白这个原理,好像我考虑问题的思路方向跟老师的不一样,这是一颗TVS,我是从TVS原理角度去看这个电 ...

首帖图中 D1 是 TVS,上面一排四个以及下面一排四个是高速二极管。


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D1是TVS,用于泄放高压浪涌。其它的二极管都是常规二极管,接法叫做“钳位”,通过电源和地回路泄放ESD能量,只有来不及泄放的才通过TVS泄放。

系统的电源与地间接有去耦电容,另外还很可能有电源调整器、电池之类,这些都可以吸收ESD能量。一般情况下,起保护作用的都是钳位二极管,只有当足够高能量的ESD放电或耦合时,因系统内的感性分布参数导致ESD能量吸收不够及时,端口电压会有个快速上升过程,直至超出TVS的击穿门限,此时TVS才会动作。

所以,这类ESD保护器件可以看成是两道防线,第一道防线是钳位二极管,第二道防线是TVS,各干各的事。应该说清楚了吧……

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明白了,谢谢老师指点。  详情 回复 发表于 2021-9-7 09:18
个人签名上传了一些书籍资料,也许有你想要的:http://download.eeworld.com.cn/user/chunyang

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一粒金砂(中级)

chunyang 发表于 2021-9-6 19:30 D1是TVS,用于泄放高压浪涌。其它的二极管都是常规二极管,接法叫做“钳位”,通过电源和地回路 ...

明白了,谢谢老师指点。


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一粒金砂(中级)

TVS由于钳位的电压波动较大,在对于电压适应范围较大的电路中,使用一个就可以,对于电压范围较小的需要两个进行钳位。


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钳位电路,
当输入高于Vcc时,接Vcc的二极管导通,使输入电压不能再升高
当输入电压低于0V时,接地的二极管导通,使输入电压不会再降低

 

为什么要加TVS而不是普通二极管呢。

因为TVS响应速度更快。对于加到IO口的高频信号干扰都有效。

IO口上有瞬态干扰电压或脉冲电流时,它在极短的时间内(最高可达到1×10-12秒)迅速转入反向导通状态,并将电路的电压箝位在所要求的安全数值上,从而有效的保护电子线路中精密元器件免受损坏。

 


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纯净的硅(初级)

这是一种低成本的TVS设计方案

即用一颗二极管串联一颗稳压管(单向TVS)来实现ESD保护功能

 


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