Quali sono le applicazioni dei diodi nella protezione della sovratensione delle apparecchiature di comunicazione?

1. I requisiti di protezione dei fulmini e di protezione dei fulmini affrontati dai moduli di comunicazione
(1) Minaccia di fulmini
Il fulmine è un fenomeno naturale complesso che genera impulsi elettromagnetici (LEMP) con caratteristiche come alta energia, spettro di frequenza ampia e breve tempo di aumento. Quando i fulmini colpiscono le linee di comunicazione o gli edifici vicini, può generare una sovratensione indotta sulle linee di comunicazione, con ampiezze che raggiungono migliaia di volt o anche più alti e durate che vanno da alcuni nanosecondi a pochi microsecondi. Inoltre, i fulmini possono anche condurre i moduli di comunicazione attraverso linee elettriche, formando ondate di potenza. Se queste sovratensioni transitorie e la sovracorrente non sono efficacemente soppresse, influenzeranno direttamente i componenti elettronici sensibili all'interno del modulo di comunicazione, causando danni come rottura dei componenti e burnout.
(2) Requisiti di protezione dei fulmini
Per garantire il funzionamento affidabile dei moduli di comunicazione in ambienti Lightning, è necessario adottare misure di protezione da fulmine a livello multi -{0}}. Tra questi, l'uso di diodi TVS per la protezione locale all'interno del modulo di comunicazione è un mezzo importante. I diodi TVS possono condurre rapidamente quando si verificano sovratensioni transitorie, bloccare la sovratensione a un livello di sicurezza e scaricare la sovracorrente a terra, proteggendo così i componenti chiave come chip e circuiti all'interno del modulo di comunicazione dai danni da fulmine.
2. Principio di lavoro e parametri chiave del diodo TVS
(1) Principio di lavoro
Il diodo TVS è un tipo speciale di diodo che, nel normale funzionamento, è in uno stato di alta impedenza e non ha quasi alcun impatto sul normale funzionamento del circuito. Quando si verifica una sovratensione transitoria nel circuito, il diodo TVS risponderà rapidamente e la sua giunzione PN interna subirà una rottura della valanga, passando da uno stato di elevato resistenza a uno stato di bassa resistenza, corto circuito della sovratensione a terra. Dopo che la sovratensione transitoria è scomparsa, il diodo TVS tornerà automaticamente in uno stato di resistenza elevata per continuare a proteggere il circuito.
(2) Parametri chiave
Tensione di rottura (VBR): si riferisce al valore di tensione in cui il diodo TVS inizia a condurre. Quando si seleziona, la tensione di rottura appropriata deve essere scelta in base alla normale tensione operativa del circuito protetto. In generale, la tensione di rottura dovrebbe essere maggiore della tensione operativa massima del circuito protetto, lasciando un certo margine.
Tensione di morsetto (VC): quando il diodo TVS è acceso, la tensione ad entrambe le estremità viene bloccata al valore di tensione di morsetto. Più bassa è la tensione di serraggio, migliore è l'effetto di protezione sul circuito protetto.
Capacità di trasporto di corrente (IPP): si riferisce alla corrente di impulso di picco massimo che un diodo TVS può resistere. Più grande è la capacità di carico attuale, più forte è l'energia del fulmine che i diodi TVS possono resistere.
Tempo di risposta (TR): si riferisce al tempo impiegato per il diodo TVS per iniziare a condurre dal rilevamento della sovratensione transitoria. Più breve è il tempo di risposta, migliore è l'effetto di soppressione sulla sovratensione transitoria.
3. Selezione di diodi TVS nei moduli di comunicazione
(1) Selezionare in base alla tensione di lavoro del modulo di comunicazione
Il modulo di comunicazione ha diversi livelli di tensione di lavoro, come 3,3 V, 5 V, 12V, ecc. Quando si selezionano i diodi TVS, è necessario garantire che la loro tensione di rottura sia maggiore della massima tensione operativa del modulo di comunicazione, considerando fattori come le fluttuazioni di tensione e lasciando un determinato margine di sicurezza. Ad esempio, per un modulo di comunicazione con una tensione di lavoro di 3,3 V, è possibile selezionare un diodo TVS con una tensione di rottura di circa 5 V.
(2) Selezionare il tipo di interfaccia in base al modulo di comunicazione
I moduli di comunicazione hanno in genere più interfacce, come porte seriali, porte Ethernet, interfacce USB, ecc. Diversi tipi di interfacce hanno requisiti di protezione da fulmini diversi, quindi è necessario scegliere diodi TVS appropriati per la protezione.
Porta seriale: i segnali della porta seriale sono generalmente bassi - segnali di velocità e richiedono capacità relativamente bassa. Puoi scegliere diodi TVS unidirezionali o bidirezionali per protezione, come i diodi TV unidirezionali della serie SMAJ.
Porta Ethernet: la porta Ethernet ha un'elevata velocità di trasmissione e requisiti rigorosi per l'integrità e la capacità del segnale. L'array di diodi TVS a bassa capacità e rapida risposta deve essere selezionata per la protezione, come l'array di diodi SRV05-4 TVS della serie SRV05.
Interfaccia USB: le interfacce USB hanno standard diversi come USB 2.0 e USB 3.0, che hanno anche requisiti diversi per la protezione dei fulmini. Per interfacce USB 2.0, pacchetto piccolo, diodi TVS a bassa capacità come USBLC6 - 2Sc6 Series possono essere selezionati; Per le interfacce USB 3.0, è necessario scegliere diodi TVS con prestazioni più elevate per soddisfare i loro requisiti di trasmissione ad alta velocità.
(3) Seleziona in base al livello di protezione dei fulmini
Diversi scenari di applicazione hanno requisiti diversi per i livelli di protezione dei fulmini. Nelle aree con frequenti attività di fulmini, è necessario scegliere diodi TVS con una maggiore capacità di carico di corrente e un livello di protezione più elevato. Ad esempio, nelle stazioni base esterne e in altri scenari, i diodi TVS con una capacità attuale di diversi chilowatt, come i diodi TVS Power Series 5KP alti -, possono essere selezionati.
4. Schema di applicazione del diodo TVS nel modulo di comunicazione
(1) Protezione della linea elettrica
La linea elettrica del modulo di comunicazione è uno dei modi principali per invadere i fulmini. All'estremità di input di potenza, è possibile adottare uno schema di protezione a livello multi-. Il primo livello può utilizzare i tubi di scarico del gas (GDT) o i varisti (MOV) per la protezione approssimativa, rilasciando la maggior parte dell'energia del fulmine a terra; Il secondo livello utilizza diodi TVS per protezione fine, serraggio residuo transitorio a livello di sicurezza. Ad esempio, un varistore può essere collegato in serie all'estremità di input di potenza, seguito da un diodo TVS in parallelo, come la serie SMAJ.
(2) Protezione della linea del segnale
Per le linee del segnale del modulo di comunicazione, i diodi TVS appropriati devono essere selezionati per la protezione in base al tipo e alla velocità del segnale. I diodi TV paralleli sono collegati ad entrambe le estremità della linea di segnale. Quando si verifica una sovratensione transitoria sulla linea del segnale, il diodo TVS conduce rapidamente e scarica la sovratensione a terra, proteggendo la linea del segnale e il chip di fine -. Ad esempio, i diodi TV bidirezionali come la serie SM8S di diodi TVS bidirezionali possono essere utilizzati per la protezione sulle linee di segnale RS-485.
(3) Design di terra
Una buona messa a terra è la chiave per l'effettiva funzione di protezione dei fulmini dei diodi TVS. La messa a terra dei moduli di comunicazione dovrebbe seguire il principio della connessione equipotenziale, collegando l'involucro del metallo, la terra di potenza, la terra del segnale, ecc. Dell'attrezzatura insieme attraverso conduttori a bassa impedenza e mettendole a terra in modo affidabile. La resistenza di messa a terra dovrebbe essere il più piccola possibile, generalmente inferiore a 4 Ω. Allo stesso tempo, si dovrebbe prestare attenzione per evitare la generazione di loop di messa a terra e ridurre l'interferenza elettromagnetica.
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