วิธีการปกป้องไดโอดพร้อมกับฟิวส์ในอินเทอร์เฟซการสื่อสาร?

1 สถานการณ์ความเสี่ยงทั่วไปสำหรับอินเทอร์เฟซการสื่อสาร
ผลการทำลายล้างของการปล่อยไฟฟ้าสถิต (ESD)
การใช้อินเทอร์เฟซ USB 2.0 เป็นตัวอย่างคุณสมบัติที่สลับได้ร้อนอาจสร้างแรงดันไฟฟ้าไฟฟ้าสถิตหลายพันโวลต์ในขณะที่สัมผัส ตามมาตรฐาน IEC 61000-4-2 ภายใต้โมเดลการปลดปล่อยของมนุษย์ (HBM) กระแสไฟฟ้าคงที่ 8kV สามารถเจาะพินชิปในนาโนวินาทีทำให้เกิดความเสียหายถาวร ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าหลังจากการกระแทก ESD 20 ครั้งอัตราความผิดพลาดในการส่งข้อมูลของอินเทอร์เฟซ USB ที่ไม่มีการป้องกันจะเพิ่มขึ้นเป็น 37%ในขณะที่อัตราความผิดพลาดของอินเทอร์เฟซกับมาตรการป้องกันยังคงต่ำกว่า 0.02%
ผลการซ้อนทับของกระแสเกินและพุ่งสูงขึ้น
RS - 485 BUS มักจะเผชิญกับความท้าทายคู่ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม: ประการแรกการส่งทางไกล (สูงสุด 1200 เมตร) นำไปสู่ความต้านทานต่อความต้านทานของเส้น ประการที่สองสภาพแวดล้อมกลางแจ้งมีความอ่อนไหวต่อสายฟ้าที่เกิดขึ้นชั่วคราวด้วยกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นชั่วคราวด้วยกระแสสูงสุดถึงหลายร้อยแอมแปร์ กรณีศึกษาของระบบตรวจสอบฟาร์มกังหันลมแสดงให้เห็นว่าอัตราความล้มเหลวของอินเตอร์เฟส RS-485 ที่ไม่มีการป้องกันเพิ่มขึ้น 420% ในช่วงฤดูกาลพายุฝนฟ้าคะนองซึ่งส่วนใหญ่แสดงออกมาเป็นความเหนื่อยหน่ายของชิปและการหยุดชะงักของการสื่อสาร
2, ลักษณะการป้องกันและกลยุทธ์การเลือกไดโอด
พารามิเตอร์หลักของไดโอดป้องกัน ESD
แรงดันไฟฟ้าทำงาน (VRWM): สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้เล็กน้อย ตัวอย่างเช่น VBUS ของ USB2.0 ใช้แหล่งจ่ายไฟ 5V และการใช้ DW05DP - s ไดโอด (VRWM =5 V) สามารถตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ดำเนินการในระหว่างการดำเนินการปกติ
แรงดันไฟฟ้าหนีบ (VC): สะท้อนความสามารถในการ จำกัด แรงดันไฟฟ้าภายใต้ผลกระทบ ESD dw05dlc - b - s ไดโอดสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าแคลมป์ที่ 18.3V ในระหว่างการปลดปล่อยสัมผัส 8kV ซึ่งต่ำกว่าค่าสูงสุดที่แน่นอนของ 25V ของชิป Max3232
Junction Capacitance (CJ): ส่งผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ อินเทอร์เฟซความเร็วสูงต้องการการใช้อุปกรณ์ความจุต่ำเช่น DW05R - e ด้วย CJ เพียง 0.4pf ซึ่งสามารถรองรับการส่งข้อมูล 480Mbps
การเพิ่มประสิทธิภาพของโครงสร้างทอพอโลยีการป้องกัน
รูปแบบการป้องกันแชนเนลเดี่ยว: D+/D - เส้นต่างกันของ USB2.0 Appled DW05DLC - B - S บรรจุใน SOD-323 ด้วยความจุทางแยก 1pf
โซลูชันการรวมช่องสัญญาณหลายช่อง: DW05 - 4RVLC - E สามารถป้องกันอินเตอร์เฟส USB 2 ตัวพร้อมกันและความจุต่ำพิเศษ 0.5PF ควบคุมการกระวนกระวายใจของสัญญาณ 480MBPS ภายใน 50PS ซึ่งมีความเสถียรมากกว่าสามเท่า
3 กลไกการป้องกันกระแสเกินของฟิวส์
การตอบสนองแบบไดนามิกของฟิวส์การกู้คืนด้วยตนเอง PPTC
การใช้ DW - NSM050 เป็นตัวอย่างหลักการทำงานนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกของวัสดุพอลิเมอร์:
สถานะปกติ: ความต้านทานเพียง 0.7 Ωและแรงดันตกสำหรับกระแสการทำงาน 500mA คือ 0.35V การใช้พลังงานสามารถละเว้นได้
สถานะกระแสเกิน: เมื่อกระแสเกิน 1A อุณหภูมิของอุปกรณ์จะสูงกว่า 125 องศาและความต้านทานจะเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 10 Ωโดย จำกัด กระแสไฟฟ้าให้อยู่ในช่วงที่ปลอดภัย
คุณสมบัติการกู้คืน: หลังจากการแก้ไขปัญหาค่าความต้านทานจะกลับไปที่ภายใน 110% ของค่าเริ่มต้นภายใน 30 วินาทีเพื่อให้ได้การดำเนินการบำรุงรักษาฟรี
การป้องกันที่แม่นยำของฟิวส์เป่า
ในอินเทอร์เฟซ RS-485 โดยใช้ฟิวส์หลอมเหลวช้า 1.35 Ω/100mA สามารถป้องกันคู่ได้:
การปราบปรามไฟกระชากในระหว่างการเริ่มต้น - ขึ้น: ระยะเวลาของกระแสไฟฟ้าชั่วคราว 10a ที่สร้างขึ้นในสถานการณ์เช่นการเริ่มมอเตอร์ - UP น้อยกว่า 100ms
การป้องกันการลัดวงจร: เมื่อมีการลัดวงจรไปยังพื้นดินในวงจรฟิวส์จะละลายภายใน 20ms จำกัด กระแสความผิดปกติต่ำกว่า 50a และปกป้องชิปไดรเวอร์จากความเสียหายรอง
4 การดำเนินการด้านวิศวกรรมของการป้องกันการทำงานร่วมกัน
การออกแบบการป้องกันของอินเทอร์เฟซ USB 2.0
เครื่องวิเคราะห์ตรรกะแบรนด์บางอย่างใช้รูปแบบการรวมกันของ "ESD Diode+Fuse Recovery Fuse"::
VBUS Protection: DW05DP - s ไดโอดสามารถทนต่อการคายประจุสัมผัส 8kV และแรงดันไฟฟ้าที่หนีบที่ 15V; DW - NSM050 FUSE Limits Overcurrent ถึง 1.5A
การป้องกันสายสัญญาณ: DW05R - E อุปกรณ์รวมพร้อมกันปกป้อง D+/D - เพื่อให้ได้ความสมดุลระหว่างการป้องกันและคุณภาพของสัญญาณด้วยแรงดันไฟฟ้า 16V และตัวเก็บประจุ 0.4PF
ข้อมูลทดสอบ: รูปแบบนี้เปิดใช้งานอินเตอร์เฟสเพื่อผ่านการทดสอบ IEC 61000-4-5 4 KV ลดอัตราข้อผิดพลาดบิตจาก 10 ⁻³ถึงระดับ 10 ⁻²²
การอัพเกรดการป้องกันรถบัส RS-485
ไซต์อุตสาหกรรมใช้การป้องกันระดับ - สามระดับของ "TVS Diode+PTPC+Tube Discharge"::
ระดับ 1: 3R90LA ท่อก๊าซสามารถทนต่อสายฟ้า 15kV และหนีบแรงดันไฟกระชากถึง 600V
ระดับที่สอง: SMAJ5.0A TVS ไดโอด จำกัด แรงดันไฟฟ้าต่อ 5.8V ด้วยเวลาตอบสนองน้อยกว่า 1ns
ระดับ 3: 6.5 Ω/200mA PPTC FUSE จำกัด กระแสไฟฟ้าต่อเนื่องเพื่อป้องกันความเสียหายของทีวีเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป
เอฟเฟกต์การทดสอบที่เกิดขึ้นจริง: โครงการนี้จะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าที่เหลือของบัสจาก 2.1kV เป็น 5.8V และลดอัตราความล้มเหลวลง 92% ภายใต้ผลกระทบของการกระชาก 10/700 μ s
https://www.trrsemicon.com/transistor/p {2} channel {{3}