ESD管和TVS管哪个更适合ESD防护？

只看该作者 · 2021-5-7 11:07

本帖最后由紫阳真人于 2021-10-29 10:42 编辑

ESD防护中经常看到这样的电路，但是TVS的使用对我来说一直是个谜，手绘图中①使用高寄生电容的TVS管跟②中低寄生电容的ESD管加电容对比，有什么区别？哪种方式才是最优的，为什么？（注：我知道寄生电容影响信号质量，这里不谈信号专问对ESD的影响）

只看该作者 · 2021-5-7 14:04

电容的作用是改善EMI, TVS是用于保护ESD, 二者的作用不一样。

只看该作者 · 2021-5-7 16:23

图一SMB系列的大功率TVS 都是大漏电流，大容值，主要用在电源口，做浪涌保护的，电源口是不需要做静电防护考虑的，图二是小功率的TVS，小功率TVS因为钳位电压低，漏电流小，PF值低主要是用于各类信号接口的静电防护。

只看该作者 · 2021-5-8 08:27

BadWolf 发表于 2021-5-7 14:04
电容的作用是改善EMI, TVS是用于保护ESD, 二者的作用不一样。

ESD往往伴随着EMI，用一个高容值的TVS是不是能替代低容值的ESD管加电容呢？

只看该作者 · 2021-5-8 08:30

ZYJ635316404 发表于 2021-5-7 16:23
图一SMB系列的大功率TVS 都是大漏电流，大容值，主要用在电源口，做浪涌保护的，电源口是不需要做静电防护 ...

我是想从原理上了解，为什么图二ESD管更适合ESD防护，假如钳位电压一样，对信号不敏感的电路是不是可以通用两种类型？

只看该作者 · 2021-5-8 09:29

紫阳真人发表于 2021-5-8 08:30
我是想从原理上了解，为什么图二ESD管更适合ESD防护，假如钳位电压一样，对信号不敏感的电路是不是可以通 ...

从原理上，TVS与ESD管都是 ESD防护器件，差别就是吸收能量的大小不同（当然电容也不一样），单从你的图不一定确定是图2更适合；

至于设计为什么这样，你从几个方面去分析：
1、纯技术的可能性，例如这条线上要求有精确的电容330pF(340/320都不可以)，那么你就不能用TVS，因为TVS的电容不是那么精确，并且与工作电压有关系；
2、个人原因，例如设计人员习惯这么设计，并且这个设计并没有错误，审核的也能通过或没有审核；
3、公司原因，要考虑成本（包括管理、库存成本）、产量等等，
例如成本：有可能ESD+电容比 TVS省钱，
或者：这个ESD公司一直在用，但对应的TVS以前没用，要选择TVS需要增加物料编码、库存等等，考虑产量没必要；

只看该作者 · 2021-5-11 09:17

sjnh 发表于 2021-5-8 09:29
从原理上，TVS与ESD管都是 ESD防护器件，差别就是吸收能量的大小不同（当然电容也不一样），单从你的图不 ...

感谢从其他角度分析，我想从技术原理角度进行考虑，如果被ESD防护的电路对寄生电容不敏感，是否可以通用TVS或者ESD管，比如按钮接口。有人说什么ESD管低容值启动快，然后我翻了几个datasheet发现TVS管好多都是ps级，有的还没标注，就说very fast；而ESD管是<1ns。明显TVS管壁ESD管快一个数量级，越看越迷糊，这两个器件究竟是根据什么进行区分的，完全不知道怎么用了。

只看该作者 · 2021-5-11 13:35

ESD放电是ns级的，像市面上ESD管这种1ns的响应速率是不是不够？我觉得又遇到无法理解的事情了

只看该作者 · 2021-5-19 16:31

参照你的标题，目标是提供更好的ESD保护吧，那么，需要针对电路设计去选型。
1. 按功率：SMAJ/BJ/CJ/DJ...的这类TVS管，属大功率管，通常是KW级别，有的型号也可用于交流电路。而ESD5Zxxx的只有几百W，只可用于直流电路。
2. 按嵌位电压： SMAJ/BJ/CJ/DJ...类型的嵌位电压范围较宽，具体参考相应的datasheet。
至于，响应时间是反向瞬态高压高流（高能量吧）冲击时，器件导通（吸收浪涌），然后对地泄流。另外你提供的两个图的元件都是TVS管ESD只是物料命名

只看该作者 · 2021-5-20 10:44

水蛭发表于 2021-5-19 16:31
参照你的标题，目标是提供更好的ESD保护吧，那么，需要针对电路设计去选型。
1. 按功率：SMAJ/BJ/CJ/DJ... ...

多谢，按功率我知道，钳位电压的话ESD能做到比TVS更低是吧，我看了一些器件datasheet，Vc的测试电流标准都不太一致，ESD管似乎是更低一些。下面是对比ESD8351XV2T1G和ESD5Z5.0T1G，两个都是ON的，都是SOD-523封装，都是单向器件。
前者ESD8351XV2T1G：ESD Protection Diodes Low Capacitance ESD Protection Diodefor High Speed Data Line；
后者ESD5Z5.0T1G：Transient Voltage Suppressors Micro−Packaged Diodes for ESD Protection；
在5A的Ipp下，Vc有差异，ESD管是8.2V，TVS是11.6V

但是我查了好几个ESD管，几乎都没有对Response Time做说明，不知道是不是没必要，因为都对ESD保护等级进行了说明：Protection for the Following IEC Standards:IEC 61000−4−2 (Level 4) ISO 10605

只看该作者 · 2021-10-20 17:45

ESD管和TVS管实则同为一器件。
对于高速传输接口的电路保护，保护器件的过大电容会造成一定程度的信号衰减，从而降低显示质量，因此要根据被保护电路的接口的信号频率，选择足够低电容以及稳定分流能力的TVS二极管。TVS管寄生电容与TVS电流承受能力成正比。小体积低寄电容的小功率TVS二极管大家俗称“ESD保护二极管”。
常规TVS二极管（400W~5KW）主要用于防浪涌（暂态过电压），可用于信号接口及电源接口的防护。

只看该作者 · 2021-11-9 16:04

sjnh 发表于 2021-5-8 09:29
从原理上，TVS与ESD管都是 ESD防护器件，差别就是吸收能量的大小不同（当然电容也不一样），单从你的图不 ...

正解

只看该作者 · 2021-11-9 16:07

紫阳真人发表于 2021-5-20 10:44
多谢，按功率我知道，钳位电压的话ESD能做到比TVS更低是吧，我看了一些器件datasheet，Vc的测试电流标准 ...

通常TVS响应速度是ps级，ESD是ns级别

ESD管和TVS管哪个更适合ESD防护？

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