เหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้ไดโอดป้องกันในระบบการสื่อสาร

一, ลักษณะและข้อกำหนดการป้องกันของสถาปัตยกรรมระบบการสื่อสาร
ระบบการสื่อสารที่ทันสมัยขึ้นอยู่กับกลไกการส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งครอบคลุมสองประเภทหลัก: การสื่อสารไร้สายและการสื่อสารแบบมีสาย ระบบไร้สายพึ่งพาสัญญาณการแพร่กระจายในบรรยากาศในขณะที่ระบบแบบใช้สายส่งสัญญาณไฟฟ้าผ่านตัวนำโลหะ โดยไม่คำนึงถึงสื่อการส่งสัญญาณการส่งสัญญาณต้องผ่านขั้นตอนเช่นการเข้ารหัสแหล่งที่มาการปรับการส่งช่องสัญญาณการ demodulation ฯลฯ และในที่สุดข้อมูลจะถูกกู้คืนโดยปลายทาง ในระหว่างกระบวนการนี้โหนดใด ๆ ในลิงค์สัญญาณที่ประสบกับแรงกระแทกชั่วคราวอาจส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดของข้อมูลหรือความล้มเหลวของอุปกรณ์
การยกตัวอย่าง 485 บัสเป็นตัวอย่างระยะการสื่อสารสามารถไปถึง 1200 เมตร การส่งผ่านทางไกลนำไปสู่การลดทอนสัญญาณและการซ้อนทับสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งสร้างแรงดันไฟฟ้าเกินได้ง่าย เมื่อสายฟ้าที่เหนี่ยวนำให้เกิดสายฟ้าหรือทรานส์สวิตช์อุปกรณ์เกิดขึ้นบนบัสโดยไม่มีมาตรการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินจะส่งผลโดยตรงต่อสายสัญญาณทำให้เกิดการหยุดชะงักของการสื่อสารหรือความเสียหายของอุปกรณ์ ในทำนองเดียวกันหากโมดูลการแปลงโฟโตอิเล็กทริกในระบบการสื่อสารไฟเบอร์ออปติกนั้นอยู่ภายใต้การช็อก ESD อุปกรณ์โฟโตอิเล็กทริกที่ละเอียดอ่อนอาจล้มเหลวอย่างถาวร
2, ลักษณะทางไฟฟ้าและกลไกการป้องกันของไดโอดป้องกัน
ไดโอดการป้องกันได้รับการออกแบบตามหลักการของซีเนอร์ไดโอดและพารามิเตอร์หลักของมันรวมถึงแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ (VBR), ความต้านทานแบบไดนามิก (RDYN), แรงดันไฟฟ้าแคลมป์ (VC) ฯลฯ ภายใต้สภาพการทำงานปกติไดโอดแสดงลักษณะความต้านทานสูงและไม่มีผลกระทบต่อการส่งสัญญาณ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวเกินกว่า VBR ไดโอดจะเข้าสู่สถานะความต้านทานต่ำอย่างรวดเร็วโดยนำพลังงานแรงดันไฟฟ้าเกินลงไปที่พื้น
การใช้ไดโอดป้องกัน ESD เป็นตัวอย่างเวลาตอบสนองทั่วไปของพวกเขาน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1Ns และพวกเขาสามารถดูดซับพลังงานคลื่น 8/20 μ s เมื่อพัลส์ไฟฟ้าสถิตเข้าสู่ระบบไดโอดจะแบ่งกระแสไฟกระชากเป็นพื้นผ่านการสลายตัวของหิมะถล่มหรือกลไกการพังทลายของซีเนอร์เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าของวงจรที่ตามมาไม่เกินแรงดันไฟฟ้าแคลมป์ ตัวอย่างเช่นในระบบควบคุมถุงลมนิรภัยไดโอดป้องกัน ESD สามารถยึดแรงดันไฟฟ้าคงที่ภายใน 15V เพื่อป้องกันหน่วยควบคุมจากความเสียหาย
3, สถานการณ์แอปพลิเคชันของไดโอดป้องกันในระบบการสื่อสาร
1. 485 การป้องกันรถบัส
485 บัสถูกใช้อย่างกว้างขวางในด้านการควบคุมอุตสาหกรรมและข้อกำหนดการป้องกันของมันเกิดจากการส่งระยะทางยาว - และลักษณะการเข้าถึงโหนดหลายโหนด เมื่อเกิดฟ้าผ่าเกิดขึ้นบนบัสแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวสามารถเข้าถึงได้หลายพันโวลต์ การใช้ไดโอด TVS เป็นส่วนประกอบป้องกัน VBR ของพวกเขาควรสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าบัส (ปกติ 5V) และ RDYN ควรต่ำพอ (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 Ω) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเบี่ยงเบนกระแสไฟกระชากที่มีประสิทธิภาพ การทดลองแสดงให้เห็นว่าหลังจากกำหนดค่าไดโอดป้องกันรถบัสสามารถทนต่อกระแสไฟกระชากของ 8/20 μ s มากกว่าหรือเท่ากับ 50A ซึ่งเป็นการปรับปรุงความสามารถในการรบกวนของระบบ - อย่างมีนัยสำคัญ
2. การป้องกันระบบการสื่อสารใยแก้วนำแสง
โฟโตไดโอดในโมดูลตัวรับส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติกมีความไวต่อ ESD อย่างมากและแรงดันไฟฟ้าของพวกเขามักจะต่ำกว่า 30V โดยการขนานกับไดโอดป้องกัน ESD ที่ปลายรับแรงดันไฟฟ้าคงที่สามารถยึดได้ภายในช่วงที่ปลอดภัย ตัวอย่างเช่นในระบบการสื่อสารไฟเบอร์ออปติก 10Gbps การใช้ไดโอด ESD ที่มีความจุน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5pf สามารถหลีกเลี่ยงการบิดเบือนสัญญาณในขณะที่มั่นใจว่าอัตราข้อผิดพลาดบิตการส่งข้อมูล (BER) ดีกว่า 10 ^ -12
3. การป้องกันอุปกรณ์สื่อสารมือถือ
อุปกรณ์มือถือเช่นสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตมักจะสัมผัสกับร่างกายมนุษย์ในระหว่างการใช้งานประจำวันโดยมีความน่าจะเป็นเหตุการณ์ ESD สูงถึง 30% โดยการปรับใช้ไดโอดป้องกัน ESD ที่โหนดคีย์เช่น RF front - อินเตอร์เฟสและ USB อัตราความล้มเหลวของอุปกรณ์สามารถลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อมูลทดสอบแสดงให้เห็นว่าหลังจากกำหนดค่าไดโอดป้องกันแล้วภูมิคุ้มกัน ESD ของอุปกรณ์เพิ่มขึ้นจาก± 2kV เป็น± 8kV ตามมาตรฐาน IEC 61000-4-2
4, การเลือกและการเพิ่มประสิทธิภาพเค้าโครงของไดโอดป้องกัน
1. หลักการจับคู่พารามิเตอร์
เมื่อเลือกมีความจำเป็นที่จะต้องพิจารณาพารามิเตอร์อย่างละเอียดเช่น VBR, RDYN, CT ฯลฯ ตัวอย่างเช่นในระดับสูง - สายสัญญาณความเร็ว (เช่น HDMI 2.1), ไดโอด ESD ที่มี CT น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.3pf เพื่อหลีกเลี่ยงการลดทอนสัญญาณ ในสถานการณ์การป้องกันพลังงานต้องเลือกไดโอด TVS ที่มีความสามารถในการดูดซับไฟกระชากมากกว่าหรือเท่ากับ 500W
2. กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพเค้าโครง
ในเค้าโครง PCB ควรวางไดโอดป้องกันให้ใกล้เคียงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้กับอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันเพื่อลดการเหนี่ยวนำของกาฝาก ตัวอย่างเช่นในการออกแบบการป้องกันอินเตอร์เฟส USB ระยะห่างระหว่างไดโอดและพินอินเทอร์เฟซควรน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 มม. และโครงสร้าง "สิ่งที่แนบมากับระนาบกราวด์" ควรใช้เพื่อลดผลกระทบของกระแส ESD ต่อสายสัญญาณ
3. การตรวจสอบความน่าเชื่อถือ
ตรวจสอบโดยมาตรฐานเช่น IEC 61000 - 4-5 การทดสอบไฟกระชากและการทดสอบ IEC 61000-4-2 ESD เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพของโครงการป้องกัน ตัวอย่างเช่นในการออกแบบการป้องกันพลังงานของสถานีฐานการสื่อสารบางแห่งสถาปัตยกรรมการป้องกันสามระดับ (ท่อปล่อยก๊าซ+Varistor+TVS ไดโอด) ถูกนำมาใช้ซึ่งผ่านการทดสอบกระแสไฟกระชาก 8/20 μ s มากกว่าหรือเท่ากับ 20ka
https://www.trrsemicon.com/diode/smd {2} diode/1n5817-w-1n5819w.html