分析TVS管在汽车电子的保护方案

Posted 2021-01-21 lishenxin

 

　　随着电子信息技术的迅速发展，当前半导体器件日益趋向小型化、高密度和多功能化，特别是在汽车电子控制系统应用中，很容易受到静电放电(ESD)的影响。电路保护元件的选择根据所要保护的布线情况、可用的电路板空间以及被保护电路的电特性来决定。因为利用先进工艺技术**的IC电路里氧化层比较薄，栅极氧化层更易受到损害。而且一些采用深亚微米工艺和甚精细线宽布线的复杂半导体功能电路，对电路瞬变过程的影响更加敏感，这将导致上述问题加重。因此要求保护器件必须具备低钳位电压以提供有效的ESD保护；而且响应时间快以满足高速数据线路的要求；封装集成度高以适用便携设备印制电路板面紧张的情况；同时还要保证多次ESD过程后不会劣化以保证高档设备应有的品质。TVS管正是为解决这些问题而产生的，它已成为保护电子信息设备的关键性技术器件。

       

　　根据TVS管的保护方案具体有以下几点：

　　1.基于TVS管的ESD防护

　　处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法，就是将瞬时电流从敏感器件引开。方法是TVS管在线路板上与被保护线路并联。这样当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS管便发生雪崩，以提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果是瞬时电流通过二极管被引开，从而避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。当瞬时脉冲结束以后，TVS管自动恢复高阻状态，整个回路进人正常电压状态。

       

　　2.视频线路的保护

　　视频数据线具有高数据传输率，(其数据传输率高达48OMbit/s，有的视频数据传输率达到IG以上)，因而要选择低电容TVS管。

       

　　3.USB保护

　　通用串行总线(USB)技术是连接主控制器到不同外部设备的新方法。可实现PC、服务器和集线器等实现下游端口与外设端的上游端口的数据**。现在的USB技术有两种数据速率:低速(1.5Mbit/a)和全速(12MbiVs)012MbiV。的USB数据流比并行端口快10倍，比标准串口快100倍。频率的增加必须相应地有适应ESD敏感度的器件，图2-17所示是快速响应的TVS管应用电路，能满足USB线路终端的ESD保护，同时具有良好的低通滤波功能。

       

　　4.音频/扬声器数据线路保护

　　在音频数据线路保护方面，由于音频同路的信号速率比较低，且对电容器件的要求不太高(100pF左右都是可以接受的)，所以保护电路相对比较简单。在汽车电子系统中使用TVS管对信息设备实施保护是一种方便、有效且可靠的途径，与其他元器件相比，TVS管有其独特的优势。但在具体应用时应当针对不同的保护对象来选用元器件，并且要注意相应的参数以及各个生产厂商的不同设计，同时最佳化的PCB设计也是必不可少的。