TVS限压器知识介绍

1万 · 2012-11-19 15:55

瞬态电压抑制(TVS)限制二极管可以用作限压器。它们分为普通电压、逻辑电平和电源电压。常见的电压种类有：12V、5V、3.3V、2.5V、1.8V和1.2V。这个数字应该看起来比较熟悉，因为这些器件是专门针对与许多CMOS器件有关的需求设计的。一种规格不可能满足所有需求，它们应该是适合要保护器件的正确电压。现代CMOS工艺显著降低了电源电压，以保护没有很多设计余量且电压范围有限的晶体管，这点值得我们尊敬。这些器件一般使用代工工艺制造，这种代工工艺可以用小型封装提供具有低阻抗特性的大电流器件。在输入线上放置TVS限压器可以保护输入端免遭ESD的破坏性损害(图4)。但这种限压器无法处理在主机处理时发生的信号混乱现象，也无法处理由于巨大的地电流浪涌而发生的逆转效应。

图4：简单的限压电压可以提供过压保护，但可能导致浪涌电流问题。浪涌电流应该被限制，而信号应该保持相对局部地的稳定性。

如前所述，HBM和MM之间的性能区别是非常大的。在许多情况下，在TVS器件之前增加一些串联电阻有助于限制电流浪涌，并减少地线反弹。与HBM一样，最终结果是减少系统应力。通常带宽限制本身不会解决ESD问题。低通滤波器对小型ESD的衰减也要求60dB至150dB才能消除瞬态电压，这对简单的无源滤波器来说是很难做到的。TVS限压器可以将信号下拉到电源轨之间。然后一阶RC电路可以用来保持信号的完整性(图4)。电容也可以稳定相对于局部地的输入电压。这种方法可以很好地保护数量很多的低带宽输入，包括“设置并忘记的”控制线、传感器输入和类似对象。虽然我们讨论的大部分内容是保护PCB的输入端口，但输出端口保护也是类似的。TVS限压器和附加电阻在这里也很合适。限制电压有助于防止半导体损坏，并保护具有电压限制的其它部件。串联电阻也有助于地的稳定。此外，让ESD浪涌电流远离数字芯片的I/O单元可以防止芯片内部出现地线反弹，从而允许处理器在外部限压器吸收浪涌电流冲击时保持正常工作。