MDD瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)作為電路防護(hù)的核心器件,廣泛應(yīng)用于通信接口、電源輸入以及各種敏感電路的浪涌與靜電防護(hù)。然而,在實(shí)際項(xiàng)目中,工程師經(jīng)常遇到“TVS器件選型合理,但防護(hù)效果不理想”的情況。造成這一差異的主要原因之一,就是安裝位置不當(dāng)。TVS的作用機(jī)制決定了其必須快速、直接地吸收和分流瞬態(tài)能量,因此,合理的安裝位置對(duì)于保護(hù)效果至關(guān)重要。

一、TVS應(yīng)靠近干擾源布置
TVS的主要任務(wù)是在瞬態(tài)電壓進(jìn)入電路之前將其鉗位。若TVS距離干擾源過遠(yuǎn),瞬態(tài)能量會(huì)先在走線上傳播,產(chǎn)生寄生電感與電壓尖峰,導(dǎo)致保護(hù)不及時(shí),甚至讓敏感器件先一步受損。例如,在USB接口或以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)中,TVS應(yīng)盡可能靠近接口插座焊盤放置,縮短保護(hù)器件與外部引腳的距離,才能在干擾進(jìn)入電路前迅速鉗位。

二、走線長(zhǎng)度與寄生效應(yīng)的影響
瞬態(tài)電壓的上升沿往往非常陡峭,走線中哪怕僅有幾毫米的長(zhǎng)度都會(huì)引入不可忽視的寄生電感。這些寄生電感會(huì)使得TVS導(dǎo)通時(shí)出現(xiàn)電壓過沖,導(dǎo)致實(shí)際鉗位電壓明顯高于器件規(guī)格。FAE在現(xiàn)場(chǎng)常常遇到的案例是:客戶選用的TVS本身足夠強(qiáng)大,但由于與接口之間隔了長(zhǎng)走線或過孔,最終測(cè)試時(shí)仍無法滿足ESD標(biāo)準(zhǔn)。因此,布線設(shè)計(jì)中要強(qiáng)調(diào)“越短越好、越直越好”,避免不必要的彎折和過孔。

三、電源防護(hù)與負(fù)載端位置選擇
在電源輸入防護(hù)中,TVS的安裝位置也存在爭(zhēng)議。原則上,TVS應(yīng)靠近電源入口端,以第一時(shí)間吸收外部浪涌能量,并與保險(xiǎn)絲、壓敏電阻(MOV)等器件形成多級(jí)防護(hù)。但在部分高功率系統(tǒng)中,為了防止干擾耦合到內(nèi)部,還需要在負(fù)載端增加局部TVS,形成分布式防護(hù)。換言之,安裝位置要結(jié)合電源拓?fù)浜湍芰總鲗?dǎo)路徑,做到“入口粗防護(hù),關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)精防護(hù)”。

四、與濾波器件的配合
在高速信號(hào)接口上,TVS常與共模電感、電容器一起構(gòu)成ESD/EMI抑制方案。此時(shí),TVS通常應(yīng)放在接口與濾波元件之間,優(yōu)先承受瞬態(tài)沖擊,再由濾波網(wǎng)絡(luò)抑制高頻干擾。若位置反了,可能導(dǎo)致浪涌能量直接加在電感電容上,引發(fā)元件失效或降低濾波效果。

五、差分高速接口的特殊考量
對(duì)于USB3.0、HDMI、PCIe 等高速差分線,除了“靠近接口”的要求,還必須考慮信號(hào)完整性。TVS的安裝位置若不合理,可能在走線阻抗上引入不連續(xù),導(dǎo)致反射和眼圖閉合。因此,工程師需要選擇低電容TVS,并盡可能將其并聯(lián)于走線兩端,保持差分線對(duì)稱性和走線等長(zhǎng),減少對(duì)信號(hào)傳輸?shù)钠茐摹?/span>

六、實(shí)際設(shè)計(jì)的平衡點(diǎn)
有些情況下,TVS無法做到離接口無限近,比如受限于封裝尺寸、過孔位置或散熱需求。此時(shí),可以通過優(yōu)化PCB布局來折中:例如將TVS布置在接口背面,通過過孔直接連接至信號(hào)引腳;或在接口與TVS之間增加地平面回流路徑,降低寄生電感的影響。這些都是FAE在支持客戶時(shí)常用的經(jīng)驗(yàn)技巧。


MDD辰達(dá)半導(dǎo)體的TVS的防護(hù)能力不僅取決于器件本身的參數(shù),更依賴于其在系統(tǒng)中的安裝位置。正確的做法是:接口保護(hù)貼近接口、電源保護(hù)靠近入口、高速接口兼顧信號(hào)完整性。忽視這些原則,往往會(huì)出現(xiàn)“器件選得對(duì),效果卻不佳”的困境。只有把握安裝位置與布線規(guī)則,結(jié)合整體防護(hù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì),才能充分發(fā)揮TVS的作用,為電子系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的屏障。