靜電,電涌等這些具有非常大的瞬態能量的干擾,會對集成電路造成破壞,所以在實際工程應用中我們會考慮使用TVS進行抑制保護。根據干擾能量等級的不同,我們會選擇不同瞬態功率的TVS(Pppm=鉗位電壓×瞬態峰值電流),也就是TVS瞬態電流(Ippm)的承受能力。
為了獲得大一些的承受能力(較大的Pppm),TVS的結面積就會增加,然而,這樣就會導致電容量C的增加。C太大將使有用信號衰減,這是不利的,特別是在頻率較高的電子系統中。對于頻率較高的電子系統的保護應用來說,TVS自身寄生電容的存在是有危害的,寄生電容??梢匀鐖D1所示,以此來減少寄生電容的影響。二極管串聯支路是用于正負兩種極性暫態過電壓保護。普通二極管的寄生電容約為50pF,該電容與TVS的寄生電容串聯后,其總的支路電容將有較大幅度的減小。
在被保護電子系統正常運行時,當AB兩線之間電壓超過0.6V后,普通二極管即開始導通,同時向TVS的寄生電容充電,一旦將其充滿,作用于二極管上的電壓將小于0.6V,使他停止導通,則這條支路將不再從系統中吸收電流,處于開路狀態,從而不影響系統的正常運行。
類似的減小寄生電容的原理可以推廣到圖2,在該圖中,AB線間電壓必須超過1.2V才能將TVS寄生電容充電,使保護電路停止從正常運行的系統中吸收電流。當采用分立元件來組裝這些保護電路時,元件間連線的寄生電感是一個需要重視的問題。
當使用分離元件時,需要使用減小寄生電感的方法。圖1和圖2所示的保護電路通常是,用于抑制差模過電壓。為了實施在平衡線路中對共模過電壓的防護,可以采用圖3所示的保護電路。
由于普通二極管動作較慢,因此上述兩種方法雖然能減小寄生電容,但同時也帶來了副作用,即犧牲了整個保護電路一定的響應速度。因此需要根據具體應用來考量。此應用的分析是基于電容串聯,總電容減小的基本概念。
在具體的TVS產品中其實也做到了這一點,這些封裝的容值可以做的比較低,同里面的二極管有一定關系。另外集成封裝類型的TVS由于本身的制造工藝要求,也需要用到這種TVS與二極管串接的方式。比如常見的2510封裝4路TVS,主要用于HDMI和USB3.0,容值可以做到0.2-0.4PF。
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原文標題:減小TVS寄生電容的應用
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