Hvorfor er det nødvendigt at bruge beskyttende dioder i kommunikationssystemer?

一, Karakteristika og beskyttelseskrav til kommunikationssystemarkitektur
Moderne kommunikationssystemer er baseret på elektromagnetiske bølgeoverførselsmekanismer, der dækker to hovedkategorier: trådløs kommunikation og kablet kommunikation. Trådløse systemer er afhængige af atmosfæriske forplantningssignaler, mens kablede systemer transmitterer elektriske signaler gennem metalledere. Uanset transmissionsmediet skal signaltransmissionen gennemgå trin som kildekodning, modulering, kanaloverførsel, demodulation osv., Og i sidste ende gendannes oplysningerne af destinationen. Under denne proces kan enhver knude i signalforbindelsen, der oplever forbigående chok, resultere i datafejl eller udstyrsfejl.
Ved at tage 485 -bussen som et eksempel kan dens kommunikationsafstand nå 1200 meter. Transmission i lang afstand fører til signaldæmpning og elektromagnetisk interferens superposition, som let genererer overspænding. Når lyninducerede overspændinger eller enhedsafbrydere transienter forekommer på bussen uden beskyttelsesforanstaltninger, vil overspænding direkte påvirke signallinjen, hvilket forårsager kommunikationsafbrydelse eller udstyrsskader. Tilsvarende, hvis det fotoelektriske konverteringsmodul i det fiberoptiske kommunikationssystem udsættes for ESD -chok, kan dets følsomme fotoelektriske enheder permanent mislykkes.
2, elektriske egenskaber og beskyttelsesmekanisme for beskyttende dioder
Beskyttelsesdioden er designet baseret på princippet om Zener Diode, og dens kerneparametre inkluderer omvendt sammenbrudspænding (VBR), dynamisk resistens (RDYN), klemmespænding (VC) osv. Under normale arbejdsvilkår udviser diodes høje impedansegenskaber og har ingen indflydelse på signaloverførsel; Når den forbigående overspænding overstiger VBR, går dioden hurtigt ind i en lav impedanstilstand og dirigerer overspændingsenergien til jorden.
Ved at tage ESD -beskyttelsesdioder som eksempel er deres typiske responstid mindre end eller lig med 1NS, og de kan absorbere bølgeenergi på 8/20 μs bølgeform. Når en elektrostatisk puls kommer ind i systemet, deler dioden overspændingsstrømmen til jorden gennem lavine -nedbrydning eller zener -nedbrydningsmekanisme, hvilket sikrer, at spændingen i det efterfølgende kredsløb ikke overstiger klemmespændingen. I airbag -kontrolsystemet kan ESD -beskyttelsesdioder for eksempel klemme den statiske spænding inden for 15V for at beskytte kontrolenheden mod skader.
3, applikationsscenarier af beskyttende dioder i kommunikationssystemer
1. 485 busbeskyttelse
485 -bussen er vidt brugt inden for industriel kontrol, og dens beskyttelseskrav stammer fra lang - afstandstransmission og multi -node -adgangskarakteristika. Når lynbølger forekommer på bussen, kan den kortvarige spænding nå flere tusinde volt. Ved hjælp af TVS -dioder som beskyttende komponenter skal deres VBR være højere end bussens driftsspænding (normalt 5V), og RDYN skal være lav nok (mindre end eller lig med 1 Ω) for at sikre effektiv omdirigering af overspændingsstrøm. Eksperimenter har vist, at bussen efter konfiguration af beskyttende dioder, kan modstå overspændingsstrømme på 8/20 μs større end eller lig med 50a, hvilket forbedrer systemets anti - interferensevne markant.
2. Beskyttelse af fiberoptiske kommunikationssystemer
Fotodioderne i fiberoptiske transceiver -moduler er ekstremt følsomme over for ESD, og ​​deres nedbrydningsspænding er normalt under 30V. Ved parallel ESD -beskyttelsesdioder i den modtagende ende kan den statiske spænding klemmes inden for et sikkert interval. F.eks. Kan i et 10 Gbps fiberoptisk kommunikationssystem ved anvendelse af ESD -dioder med en kapacitans på mindre end eller lig med 0,5pf undgå signalforvrængning, samtidig med at en datatransmissionsbitfejlhastighed (BER) bedre end 10 ^ -12.
3. Beskyttelse af mobile kommunikationsenheder
Mobile enheder som smartphones og tablets kommer ofte i kontakt med den menneskelige krop under daglig brug, med en ESD -begivenheds sandsynlighed på op til 30%. Ved at implementere ESD -beskyttelsesdioder ved nøgleknudepunkter såsom RF -front - End og USB -interface, kan udstyrsfejlfrekvensen reduceres effektivt. Testdata viser, at efter konfiguration af beskyttende dioder steg ESD-immuniteten af ​​udstyret fra ± 2 kV til ± 8 kV i overensstemmelse med IEC 61000-4-2-standarden.
4, valg og layoutoptimering af beskyttende dioder
1. parameter matchende princip
Når man vælger, er det nødvendigt at omfattende overveje parametre såsom VBR, RDYN, CT osv. F.eks. I høj - hastighedssignallinjer (såsom HDMI 2.1), skal ESD -dioder med CT mindre end eller lig med 0,3PF valgt for at undgå signalindsats; I strømbeskyttelsesscenariet skal TVS -dioder med overspændingsabsorptionskapacitet større end eller lig med 500W skal vælges.
2. Strategi for layoutoptimering
I PCB -layout skal beskyttelsesdioder placeres så tæt som muligt på den beskyttede enhed til at forkorte parasitisk induktans. For eksempel skal afstanden mellem dioder og interface -stifter i USB -interface -beskyttelsesdesign være mindre end eller lig med 5 mm, og en "jordplanindkapsling" -struktur skal bruges til at reducere virkningen af ​​ESD -strøm på signallinjer.
3. pålidelighedsverifikation
Bekræftet efter standarder som IEC 61000 - 4-5 overspændingstest og IEC 61000-4-2 ESD-test for at sikre effektiviteten af ​​beskyttelsesordningen. For eksempel blev der vedtaget en tre-niveau beskyttelsesarkitektur (gasafladningsrør+varistor+TVS-diode) ved hjælp af en strømbeskyttelsesdesign af en bestemt kommunikationsbasestation, som med succes bestod testen på 8/20 μs overspændingsstrøm, der er større end eller lig med 20 ka.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd/=2} }diode/1n5817-w-1n5819w.html