针对静电干扰怎么选择TVS管

8kv静电放电峰值电流为16A(按照IEC 41000-6-2中电流波形参数),然后根据钳位电压是多少,就可以选择合适的TVS管,可通过TVS管手册给出的TLP图(Transmission Line Pulse)快速查看在16A处的钳位电压;

因此,难点就是如何衡量接口电路的钳位电压是多少?

TI写了份《系统级ESD保护指南》,里面有常见接口的推荐TVS管,通过反推就能大致知道不同接口的钳位电压是多少了;

链接如下:

https://www.ti.com/lit/sg/sszb130d/sszb130d.pdf?ts=1687563374819 

下面以USB接口电路为例选择合适的TVS管

(1)确定TVS管的Vrwm

VBUS为5V,因此Vrwm工作电压必须为 5 伏或略高于5 伏;D+D-线路传输数据,差分信号在 0 到 3.6 伏之间,因此,Vrwm工作电压应为3.6 伏或略高于3.6 伏;

(2是选择双极性还是单极性

    在此应用中,单向和双向二极管都适用,因为在正常运行期间, Vbus 和 D+/D- 电压始终大于或等于0;虽然单向TVS管会提供更好的负压钳位保护装置,但单通道双向TVS管能灵活地将任何引脚接地,并将另一个引脚连接到 I/O,因为它是对称的,这里选择双向;

(3)确定在不干扰接口信号的情况下最大结电容

由于Vbus是直流电源信号,电容不会影响其性能。然而,对于高速 USB,D+/D- 可以达到 480 兆位/秒,所以应该考虑电容。选择TVS管结电容小于2.5pF。

下面是一些常见接口推荐的结电容值:

(4)确定钳位电压

假设VBUS线上的电池充电器在20V的TLP脉冲下发生故障,USB开关在16V的TLP脉冲下发生故障;因此VBUS的TVS管在16A TLP下的钳位电压必须小于20V,D+/D-的TVS管在16TLP下的钳位电压必须小于16V;

需要记住的是:器件的TLP故障电压不同于器件的绝对最大额定电压,TLP为100ns瞬态,而最大额定电压是直流电压;

(5)TVS管本身的静电放电等级

至少超过静电放电等级4,即8kv 接触放电以及15kv空气间隙放电

综上

VBUS选择TPD1E10B06;

D+/D-选择TPD1E01B04;

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