novice

Novi pristop ščiti pred elektrostatičnim orožjem in visokim izkoristkom

Policija prisotna na FDV brez povabila pristojnih - 12.11.2009 (December 2018).

Anonim

Zaščitne prednosti dvostopenjske napajalne napajalne enote je boljše od običajnih TVS tehnologij

Ker se tehnologije hitrega prenosa podatkov razvijajo, da postanejo hitrejše in manjše, se občutljivost na elektrostatično razelektritev (ESD) in udarci v smeri strele povečajo. Zdaj bolj kot kdajkoli prej potrebujemo robustno in učinkovito zaščito proti prenapetostni zaščiti, ki preprečuje poškodbe, vendar ne ovira visokofrekvenčnega delovanja sistema. Nova tehnologija za preprečevanje prehodnih tokov (TCS) ponuja povsem nov pristop, ki izpolnjuje te zahtevne zahteve.
Nekatere ocene dejanskih stroškov poškodb zaradi elektronske elektronike v elektronski industriji naletijo na milijarde dolarjev. Po podatkih Inštituta za zavarovalništvo so se škode, ki so jih povzročile strele v povprečju, v Združenih državah zvišale za 5, 5% v primerjavi z lanskim letom, predvsem zaradi povečanja števila in vrednosti potrošniške elektronike. Udarci strele stroške zavarovalnice v povprečju $ 5.112 zahtevek v letu 2011, v primerjavi s 4.846 $ v prejšnjem letu. Zaradi teh visokih stroškov in potencialne škode za elektronsko opremo je bolj pomembno, kot kdajkoli prej, imeti ustrezno zaščito vezja za aplikacije visoke hitrosti podatkov.
Ta članek obravnava konvencionalno enostopenjsko zaščito z napravo, ki omejuje napetost, kot je dioda za prehodno napetost (TVS) in poudarja omejitve te zaščitne metode. Predstavljen bo nov pristop k zaščiti vezij, ki uvaja novo tehnologijo TCS. Ta novi pristop uporablja naprave TCS serijsko z zaščiteno signalno linijo v dvostopenjski konfiguraciji skupaj z napravo za omejevanje napetosti. Prednosti te učinkovitosti in zaščite prednosti te nove dvostopenjske zaščitne naprave so precej boljše od običajnih TVS tehnologij.

Enostopenjsko zaščito vezja
TVS-diode so elektronske naprave za zaščito, ki absorbirajo energijo ESD na vmesniku zasnove. Osnovno delovanje diode TVS je prikazano na sliki 1 .
TVS dioda se ponavadi pojavi kot visoka impedanca v normalnem obsegu delujoče napetosti signala, ki prehaja čez črto. Ko val na vmesniku presega prednastavljeno vrednost, TVS dioda postane prevodna, kar hitro omejuje napetost, ki se dvigne nad to varno raven. Idealna dioda TVS ustvarja "električno karakteristiko" opečnega stene, ki ne povzroča motenj v normalnem signalu, vendar preprečuje, da bi napetost na vmesniku dosegla nevarno raven.

Slika 1: Osnovno delovanje idealne naprave za omejevanje napetosti.

V resnici se lastnosti polprevodniških TVS-diode razlikujejo od karakteristik navpične karakteristike idealnega vpenjalnega elementa. Čeprav prava TVS dioda kaže visoko upornost pri nižjih napetostih, ker napetost poveča končno "uhajanje" tok začne teči v bližini razbitja napetosti križišča. To ima dejansko vpenjalno karakteristiko, ki je precej mehka od nenadne navpične "opečne stene", značilne za idealno objemko. Čim večja je naprava TVS, lahko pride do večje uhajanja, kar lahko negativno vpliva na delovanje tokokroga, zlasti pri višjih temperaturah. Izbrana prižemna napetost mora biti višja od idealne, da se omogoči ta mehak prehod v stiskanje. Dejanska napetost sponk, izbrana za vezje, je kompromis med dovolj visoko stopnjo, ki ne moti signala, in dovolj nizko napetost za maksimalno zaščito.
Preprosto povezovanje diode TVS med vmesnikom in tlemi ni vedno učinkovito pri zaščiti nizkonapetostne naprave, ki vozi ta vmesnik. Na primer, s tipično TVS napravo lahko vršna napetost preko nje doseže 20 V med izpustom 11 A. To je daleč presega absolutne maksimalne ocene številnih nizkonapetostnih polprevodniških tehnologij. Namesto da shielding vmesniško napravo iz prenapetosti, dioda TVS preprosto preusmeri del energije proč, tako da se del energije prenapetosti razširi v zaščiteno vezje. Visoka raven energije "prepusti", kot se pogosto imenuje, lahko povzroči poškodbe opreme v prevelikih razmerah v težkih ali izpostavljenih okoljih, kjer je lahko izpostavljenost visokim energijam navadne.

Dvostopenjska zaščita vezja: nov pristop
Naprava TCS je nov pristop za zaščito vezja, ki močno izboljša raven obrambe, kadar se serijsko uporablja z zaščiteno signalno linijo v dvofazni izvedbi skupaj z napravo, ki omejuje napetost. Značilnosti naprave TCS so prikazane na sliki 2 . Ko je običajni signalni signal nizek, se naprava TCS obnaša kot majhna upornost. V prevelikih razmerah in ko se tok napelje nad varno raven, naprava TCS prehaja zelo hitro v trenutno omejujoče stanje. Slika 3 prikazuje konfiguracijo naprave TCS in simbol vezja.

Slika 2: Dejanska IV krivulja naprave TCS.

Slika 3: Izvajanje naprave TCS v rešitvi za zaščito vezja.

Naprava TCS dodaja serijsko omejitveno stopnjo z zaščiteno napravo, ki dopolnjuje značilnosti naprave za omejevanje napetosti, kar pomaga pri zmanjševanju stresa. Napetost na vmesniku se poveča, ko se pojavi napetost, zaradi česar tok teče skozi napravo TCS. Ker je dosežena trenutna meja, naprava TCS preprečuje nadaljnje povečanje toka, kar omogoča, da se napetost poveča. To predstavlja zelo visok blokirni upor, saj je tok omejen na skoraj konstantno raven. Ker je tok omejen, se napetost na zaščiteni napravi ne dviguje več in je varna. Na drugi strani naprave TCS napetost še naprej narašča, dokler ne dosežemo aktivacijske napetosti naprave za napenjanje napetosti. Tako začetek vpenjanja kot tudi maksimalna napetostna napetost je lahko veliko višja od TVS, saj naprava TCS blokira to napetost. Najvišja napetost pri spenjanju se lahko poveča tako, kot je najvišja nazivna napetost ± 40 V v napravi TCS, kar omogoča uporabo preprostih nizkocenovnih nizkonapetostnih tračnic za večino aplikacij. Celotna izvedba stopnje zaščite, kot jo ima voznik, zelo spominja na delovanje idealne stene "opečne stene".
Kot že ime pove, je naprava TCS neposredno analogna diode TVS. Diode TVS omejuje prehodne napetosti, naprava TCS pa omejuje prehodne tokove. Značilnosti naprave TCS, kot je dioda s prebojem TVS, prav tako kažejo stopnjo pregibanja, zaradi česar se tok zmanjša za približno 30% od njegove največje vrednosti, ko se napetost še poveča. Ta preklop dodatno izboljša prehodno napajanje v napravi TCS in zmanjša stres v zaščiteni napravi.
Običajni odzivni čas za dosego omejevalnega delovanja je manjši od 50 ns. Hitrost tekočega omejevalnega delovanja naprave TCS je idealna za zaščito pred vsemi standardnimi valovnimi valovi (1, 2 / 50 μs, 10/1000 μs itd.), Vključno z zahtevami visoke frekvence.
Nove naprave TCS zagotavljajo učinkovito rešitve za zaščito pred ESD in prenapetostno zaščito. V nasprotju s konvencionalnimi diode TVS, izboljšana zaščita in funkcionalnost ne ovirajo dodajanja kapacitivnih naprav, ki zmanjšujejo pasovno širino in zmanjšajo učinkovitost prenosa podatkov. Z dvostopenjsko zaščito, ki združuje trenutno omejevalne lastnosti naprave TCS z lastnostmi omejevanja napetosti TVS-diode ali sponk diod, nudi bolj robustno in poceni rešitev za zaščito vezja, ne da bi pri tem ogrozila zmogljivost vezja.

BY ANDY MORRISH, glavni tehnološki uradnik, polprevodniški izdelki, Bourns, www.bourns.com