TVS二极管在便携设备ESD保护中的应用

     随着移动产品、打印机、PC、DVD等产品的迅速发展，人们正要求越来越先进的性能。特别是像时尚消费电子和便携式产品等对主板面积要求严格的应用很容易受到静电放电的影响。

      ESD保护对高密度、小型化和具有复杂功能的电子设备而言有非常重要的意义。这里探讨采用TVS二极管防止ESD时，击穿电压和击穿电流、反向漏电流及额定反向关断电压等参数对电路的影响及选择准则，并针对便携消费电子设备、机顶盒、及个人电脑中的视频线路保护和RJ-45接口等介绍一些典型的应用。

      ESD保护原理         

      电路保护元件的选择应根据所要保护的布线情况、可用的电路板空间以及被保护电路的电特性来决定。另外，了解保护元件的特性知识也非常必要，需考虑的重要因素之一是器件的箝位电压。箝位电压是在ESD器件里跨在瞬变电压消除器上的电压。

      很多保护元件都被设计成可吸收大量的能量，由于元件结构或设计上的原因也导致其具有很高的箝位电压。由于变阻器的箝位电压太高，他们不能够提供有效的ESD保护。另外，由于变阻器的高电容不能给高速数据线路提供保护。TVS二极管正是为解决此问题而产生的，它已成为保护便携电子设备的关键性技术。

      TVS二极管是专门设计用于吸收ESD能量并且保护系统免遭ESD损害的固态元件。如果应用得当，TVS二极管将限制跨在被保护器件上的电压刚好高过额定工作电压，但是却远低于破坏阈值电压。

      TVS相关参数

      处理瞬时脉冲对器件损害的办法是将瞬时电流从敏感器件引开。TVS二极管在线路板上与被保护线路并联，当瞬时电压超过正常工作电压后，结果是瞬时电流通过二极管被引开，避开被保护器件，且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。当瞬时脉冲结束以后，整个回路进入了正常电压。许多器件在承受了多次冲击后，其参数及性能会发生了退化，二极管将不会发生损坏或者退化。

      根据上述可看出，在选择TVS二极管的时候，必须注意以下参数的选择：

      1.击穿电压VBR与击穿电流IR。VBR是TVS的击穿电压，在25℃时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流时，加于TVS两极的电压为击穿电压VBR。按TVS的VBR离散程度，可把VBR分为5%与10%两种。为了满足IEC61000-4-2国际标准，TVS二极管必须达到可以处理8kV及15kV的ESD冲击，有的半导体生产厂商则在产品上使用了更高抗冲击标准。

      2.反向漏电流ID与额定反向关断电压VWM。VWM这是二极管在正常状态时可承受的电压，此电压应大于或等于被保护的正常工作电压，否则二极管会不断截止回路电压；但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS工作以前使整个回路面对过压威胁。当这个额定反向关断电压VWM加于TVS的两极间时它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其反向漏电流ID。