Ограничитель переходного напряжения: лучшее решение для защиты от электростатического разряда для перспективного применения
Поставщики: Amazing Microelectronic Corp.
Группы товаров: Защитные диоды (ESD, TVS)
С увеличением плотности транзисторов в ИС уровень устойчивости к электростатическому разряду (ЭСР) ИС становится все ниже. Эта низкая надежность на уровне компонента может защитить микросхему только в хорошо контролируемой среде, такой как фабрика или лаборатория. ИС не может выдерживать более высокие переходные процессы, когда она используется в полевых условиях. Чтобы предотвратить повреждение ИС конечными потребителями, разработчики продуктов используют метод тестирования ESD на уровне системы, основанный на IEC 61000-4-2 (ESD), для проверки продукта перед его выпуском. Воздушный разряд ЭСР и контактный разряд ЭСР являются распространенными методами испытаний на ЭСР. Кроме того, разработчики могут дополнительно выполнить тест EOS на основе IEC 61000-4-5, чтобы смоделировать скачок напряжения при переключении или грозовую пару.
Другими словами, продукт по-прежнему будет подвергаться строгим испытаниям, но надежность чипа будет ниже, чем раньше. Добавление эффективных внешних защитных компонентов в устройство становится основной и важной задачей.
Варисторы представляют собой компоненты защиты, изготовленные из керамики. Варисторы не сработают до того, как напряжение достигнет напряжения срабатывания. Как только напряжение переходного процесса становится выше, чем напряжение срабатывания, варисторы создают токопроводящий путь и пропускают ток на землю. Кроме того, варисторы будут ограничивать напряжение на уровне напряжения фиксации, чтобы поддерживать нормальную работу системы. После переходного события варисторы отключаются и ждут следующего события ESD.
Однако и напряжение срабатывания, и напряжение фиксации варисторов являются высокими. Несмотря на то, что разрушительный ток уходит на землю, высокое напряжение фиксации варисторов также может иногда повредить систему. Кроме того, из-за материала и структуры проблему старения варисторов следует рассматривать как серьезную проблему надежности.
Компания Amazing Microelectronics специализируется на решениях для защиты от электростатического разряда, и их доля рынка устройств для защиты от электростатического разряда входит в тройку лидеров в мире!
Напряжение смещения — это данные, которые мы получаем из диаграммы TLP (импульс линии передачи). Диаграмма TLP может помочь нам узнать подробную электрическую информацию о TVS. Кроме того, мы можем легко сравнить два разных напряжения смещения TVS в разных условиях электростатического разряда по диаграмме TLP. Дальше следуем правилу «Чем меньше напряжение смещения, тем лучше TVS», можем подобрать нужный для нас TVS.
Другими словами, продукт по-прежнему будет подвергаться строгим испытаниям, но надежность чипа будет ниже, чем раньше. Добавление эффективных внешних защитных компонентов в устройство становится основной и важной задачей.
Варистор - решение для защиты от электростатического разряда в прошлом
Несколько лет назад надежность ИС была достаточно высока, чтобы выдержать удар электростатическим разрядом высокой энергии. Кроме того, большая площадь печатной платы и металлический корпус позволили устройству плавно и быстро отвести энергию перегрузки на землю. Все преимущества заземления сделали устройства стабильными при возникновении электростатических разрядов. Поэтому разработчики начали использовать варисторы в качестве компонентов защиты на случай, если энергия переходного процесса превысит максимальный допустимый предел самого устройства.Варисторы представляют собой компоненты защиты, изготовленные из керамики. Варисторы не сработают до того, как напряжение достигнет напряжения срабатывания. Как только напряжение переходного процесса становится выше, чем напряжение срабатывания, варисторы создают токопроводящий путь и пропускают ток на землю. Кроме того, варисторы будут ограничивать напряжение на уровне напряжения фиксации, чтобы поддерживать нормальную работу системы. После переходного события варисторы отключаются и ждут следующего события ESD.
Однако и напряжение срабатывания, и напряжение фиксации варисторов являются высокими. Несмотря на то, что разрушительный ток уходит на землю, высокое напряжение фиксации варисторов также может иногда повредить систему. Кроме того, из-за материала и структуры проблему старения варисторов следует рассматривать как серьезную проблему надежности.
Рисунок 2. Кривая TLP продуктов TVS AZ5B9S-01F
Amazing и ESD.
Amazing Microelectronic занимается исследованиями ESD или EOS уже более 20 лет и продолжает следить за последними тенденциями в этой области и делают продукт максимально отвечающим требованиям клиентов. Теперь у Amazing есть решения для защиты от электростатического разряда для USB4, HDMI 2.1 и DP 2.0. А также ИС автомобильного приемопередатчика и решение ESD для шины CAN или шины LIN. В дополнение к обычным решениям у Amazing есть несколько специально разработанных TVS для экономии места на печатной плате и себестоимости. Amazing разработали TVS с различными электрическими характеристиками в одном корпусе, чтобы упростить компоновку, а также разработали дополнительный обратный диод внутри, чтобы снизить себестоимость.Компания Amazing Microelectronics специализируется на решениях для защиты от электростатического разряда, и их доля рынка устройств для защиты от электростатического разряда входит в тройку лидеров в мире!
Применения
1. USB4
Разъем USB type-C используется для USB4 приложений. Внутри этого разъема находятся контакты TX/RX, D+/D-, CC/SBU и контакты питания. Для TX/RX AZ5B9S-01F является одним из самых мощных TVS со сверхнизкой емкостью (0,18 пФ), а AZ5B9S-01F может использоваться для защиты передачи данных 20 Гбит/с. D+/D- и CC/SBU могут быть защищены другим малогабаритным, малоемкостным и хорошим напряжением смещения TVS ─ AZ5B85-01B.2. Automotive
Шина CAN и шина LIN являются стандартом передачи данных, предназначенным для устройств, взаимодействующих друг с другом в автомобиле. AZ9424-02S — это двухканальный TVS, отвечающий требованиям AEC-Q101, для CAN_H и CAN_L шины CAN. AZ9424-02S может защищать как CAN_H, так и CAN_L в одном TVS, а его напряжение смещения низкое. AZ9824-01L также соответствует требованиям AEC-Q101 и может использоваться для шины LIN.3. HDMI 2.1
Дифференциальные пары TMDS/FRL всегда имеют высокий уровень до 3,3 В; поэтому он должен быть защищен 3,3 В TVS. HDMI 2.1 может поддерживать скорость до 48 Гбит/с, поэтому необходимы TVS с меньшей емкостью. AZ1123-04F — один из удивительно мощных массивов TVS 3,3 В со сверхнизкой емкостью и низким напряжением фиксации TVS. Высокая устойчивость к пиковому импульсному току делает его достаточно надежным для высокой переходной энергии. Для других линеек HDMI мы предлагаем специальный TVS ─ АЗС199-04С. Его можно использовать для защиты контактов управления и контакта Vcc. Особенность конструкция AZC199-04S заключается в том, что внутрь встроен обратный диод. Другими словами, AZC199-04S экономит площадь печатной платы и себестоимость.4. 10G LAN
Ethernet всегда требует проведения тестов с более высокой переходной энергией, таких как IEC61000-4-5, GR 1089 и так далее. Следует учитывать устойчивость TVS к перенапряжениям. AZ5B0S-01F допускает максимальный пиковый импульсный ток 7А. Кроме того, AZ5B0S-01F представляет собой специально разработанный TVS с малой емкостью для высокоскоростной передачи. Поэтому его можно использовать в 10G LAN.Как правильно подобрать TVS?
(1) Рабочее напряжение
В нормальном рабочем состоянии системы TVS не должен срабатывать, поэтому рабочее напряжение TVS является параметром, который необходимо учитывать в первую очередь. Когда TVS находится в выключенном состоянии, его ток утечки составляет менее 1 мкА. После срабатывания он быстро становится компонентом с низким импедансом и пропускает большую часть энергии на землю.(2) Напряжение смещения
Этот параметр используется для описания возможностей защиты TVS. Когда произойдет событие ESD, TVS включится немедленно. Затем он отведет большую часть энергии на землю и зафиксирует напряжение на подходящем уровне, чтобы система оставалась стабильной. Если TVS зафиксирует напряжение на высоком уровне, система все еще может быть нарушена или повреждена. Следовательно, нужно выбирать более низкое напряжение ограничения TVS.Напряжение смещения — это данные, которые мы получаем из диаграммы TLP (импульс линии передачи). Диаграмма TLP может помочь нам узнать подробную электрическую информацию о TVS. Кроме того, мы можем легко сравнить два разных напряжения смещения TVS в разных условиях электростатического разряда по диаграмме TLP. Дальше следуем правилу «Чем меньше напряжение смещения, тем лучше TVS», можем подобрать нужный для нас TVS.
(3) Емкость
Это фактор, который влияет на целостность и качество сигнала. В некоторых применениях для сверхскоростной передачи данных необходимо использовать TVS с малой емкостью, чтобы избежать искажения данных. Кроме того, в некоторых спецификациях будет указан тест импеданса, например тест TDR, а емкость является одним из факторов, влияющих на результаты.(4) Пиковый импульсный ток (Ipp)
Этот параметр представляет собой устойчивость TVS к энергии переходных процессов. Если вы проводите испытание на перенапряжение в соответствии со стандартом IEC 61000-4-5, при выборе TVS следует учитывать пиковый импульсный ток. Иногда этот параметр записывается как пиковая мощность импульса; однако мы советуем проверить этот параметр напрямую с текущим устройством.(5) Корпус
Несмотря на то, что одноканальный TVS является наиболее распространенным на рынке, он занимает много места на печатной плате по сравнению с TVS в виде массива, особенно для высокоскоростных приложений с большим количеством шин данных. Такой TVS упрощает проектирование и обеспечивает гибкость для различных приложений.Вывод
Тенденция масштабирования в полупроводниковой промышленности приводит к снижению устойчивости к электростатическим разрядам на уровне компонентов ИС. Тот факт, что устройства защиты системного уровня заменяют варисторы на TVS, показывает, что внешняя защита становится все более и более важной. Amazing Microelectronic — одна из ведущих компаний, специализирующихся на решениях для защиты от электростатического разряда. Обладая знаниями, опытом и всегда следуя тенденциям высоких технологий, Amazing всегда будет предоставлять лучшие продукты для новейших применений.