在讲TVS管该怎样布局之前,先分析下其中的原因。
IEC61000-4-2定义了静电放电ESD的四个等级,如下所示:
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以其中接触放电最恶劣的等级4为例,先看下其ESD典型电流波形:
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从波形可以看到,电流达到第一峰值的时间非常快,通常为0.8ns,然后从峰值的一半开始并大约200ns期间下降到0;这么快的变化,即dt非常小;我们知道PCB板上有很多寄生电感L,当di/dt即电流快速变化时,寄生电感会产生很高的寄生电压;
此时电路等效如下:
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TVS管布局的要点之一就是尽可能的减少:寄生电感L2和L3
再一个ESD会产生瞬态磁场,会通过PCB上的任何环路耦合而引起电压振铃;因此,减少耦合的一种方法是使用尽可能短的直线路径,并在需要改变方向时避免90°走线,45°是首选。锐角比钝角辐射更多;产生的电场可以通过电容效应耦合,敏感和无保护的路线应远离,如图所示:
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基于上述两种原因,TVS管布局要点:
1.尽可能较小ESD源与通过TVS的接地路径之间的电感;
2.在设计规则允许的情况下,将TVS放置在连接器附近;
3.使受保护的IC与TVS之间的距离远远超过TVS到连接器的距离(这里的意思是让L4>>L1,因为电流会寻找阻抗最小的接地路径);
4.直接从ESD源布线到TVS,且最好是直线布线;
5.请勿在ESD源和TVS之间的区域中布放未受保护的电路;
6.如果必须使用拐角,请按45°布线
7.避免在ESD源和TVS之间使用过孔
8.将TVS接地引脚直接连接到同一层的接地平面,并通过过孔与另一平面缝合一起;
仅看文字有点晕晕,下面直接用图片来展示:
请记住:使用TVS保护系统免受ESD影响,取决于TVS能否将Iesd分流到地
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