Решение ESD/EOS защиты для сетевого порта 2,5 Гбит/с промышленных ПК
Поставщики: Amazing Microelectronic Corp.
Группы товаров: Защитные диоды (ESD, TVS)
С точки зрения конструкции, промышленный ПК не сильно отличается от типичного настольного ПК, и оба они работают на процессорах на базе X86 (от Intel и AMD), за исключением того, что промышленный ПК — это стабильность, совместимость и масштабируемость. Для этого промышленный ПК не требует такой быстрой передачи на порт ввода-вывода, как потребительский ПК. С другой стороны, промышленный ПК требует надежности, долговечности и устойчивости к внешним помехам, поскольку он обычно используется в более суровых условиях, чем потребительский ПК, например, на заводе, на железной дороге и на борту корабля. Поэтому большое внимание уделяется защите от электростатического разряда/перенапряжения на порте ввода/вывода, чтобы электростатический разряд/бросок напряжения не вызывал неисправности порта ввода/вывода.
Ethernet 2,5 Гбит/с состоит в основном из 4 дифференциальных пар сигналов; скорость передачи составляет 625 Мбит/с для каждой дифференциальной пары, что означает, что емкость не может быть слишком высокой для устройства защиты от электростатического разряда/перенапряжения, так как это может привести к искажению сигнала. Испытание на перенапряжение Ethernet выполняется в обычном режиме (линия-земля) и дифференциальном режиме (линия-линия). Для теста ESD в обычном режиме рекомендуется использовать четырехканальное устройство защиты TVS. Рекомендуемое решение — AZ1213-04F в корпусе DFN2510P10E. Благодаря уникальному корпусу разводка печатной платы разработана с использованием Feed Through, что значительно упрощает проектирование. AZ1213-04F имеет паразитную емкость сигнал-земля 2,1 пФ (тип.) и способен выдерживать 20 А перенапряжения IEC61000-4-5 (8/20 мкс). При всплеске (8/20 мкс) при 20 А напряжение фиксации перенапряжения составляет примерно 7,5 В, тогда как напряжение фиксации электростатического разряда составляет около 6,5 В при 16 А (статический разряд = 8 кВ). На рис. 1 представлены кривые напряжения ограничения перенапряжения и TLP AZ1213-04F.
Для защиты от перенапряжений в дифференциальном режиме (line-to-line) рекомендуется AZ5B0S-01F в корпусе DFN0603P2Y (0201), так как он имеет паразитную емкость 0,18 пФ (тип.) и устойчивость к перенапряжениям IEC61000-4-5. (8/20 мкс) 7А энергии. При перенапряжении (8/20 мкс) при 7 А напряжение фиксации перенапряжения составляет примерно 4 В. На рис. 2 представлена ВАХ напряжения фиксации перенапряжения для AZ5B0S-01F.
Помимо упомянутого выше AZ5B0S-01F для защиты от перенапряжения в дифференциальном режиме, имеется AZ522S-01F в корпусе DFN1006P2E(0402). Он имеет паразитную емкость 0,2 пФ (тип.) и устойчивость к перенапряжению IEC61000-4-5 (8/20 мкс) 6,5 А. При всплеске (8/20 мкс) при 6,5 А напряжение ограничения перенапряжения составляет примерно 5 В. На рис. 3 показана вольт-амперная кривая ограничения перенапряжения AZ522S-01F.
В дополнение к устройствам защиты для синфазного режима (line to ground) и дифференциального режима (line to line), обычно наблюдается, что энергия связана с управляющим сигналом LED и вызывает повреждение физического уровня локальной сети, поскольку система подвергается испытаниям на электростатический разряд и скачки напряжения. Очень важно иметь защиту для сигнального провода управления светодиодом LAN. В качестве меры предосторожности рекомендуется установить защитное устройство вдоль сигнального провода управления светодиодом. На рис. 4 представлена полная схема защиты для защиты Ethernet 2,5 Гбит/с.
Рекомендуется учитывать защиту от электростатического разряда/перенапряжения на начальном этапе проектирования схемы системы, поскольку промышленный ПК может подвергаться воздействию суровых условий. Это сделает порт Ethernet 2,5 Гбит/с более устойчивым к функциональным сбоям из-за электростатического разряда/скачков напряжения на сетевом порту.
Ethernet 2,5 Гбит/с состоит в основном из 4 дифференциальных пар сигналов; скорость передачи составляет 625 Мбит/с для каждой дифференциальной пары, что означает, что емкость не может быть слишком высокой для устройства защиты от электростатического разряда/перенапряжения, так как это может привести к искажению сигнала. Испытание на перенапряжение Ethernet выполняется в обычном режиме (линия-земля) и дифференциальном режиме (линия-линия). Для теста ESD в обычном режиме рекомендуется использовать четырехканальное устройство защиты TVS. Рекомендуемое решение — AZ1213-04F в корпусе DFN2510P10E. Благодаря уникальному корпусу разводка печатной платы разработана с использованием Feed Through, что значительно упрощает проектирование. AZ1213-04F имеет паразитную емкость сигнал-земля 2,1 пФ (тип.) и способен выдерживать 20 А перенапряжения IEC61000-4-5 (8/20 мкс). При всплеске (8/20 мкс) при 20 А напряжение фиксации перенапряжения составляет примерно 7,5 В, тогда как напряжение фиксации электростатического разряда составляет около 6,5 В при 16 А (статический разряд = 8 кВ). На рис. 1 представлены кривые напряжения ограничения перенапряжения и TLP AZ1213-04F.
Для защиты от перенапряжений в дифференциальном режиме (line-to-line) рекомендуется AZ5B0S-01F в корпусе DFN0603P2Y (0201), так как он имеет паразитную емкость 0,18 пФ (тип.) и устойчивость к перенапряжениям IEC61000-4-5. (8/20 мкс) 7А энергии. При перенапряжении (8/20 мкс) при 7 А напряжение фиксации перенапряжения составляет примерно 4 В. На рис. 2 представлена ВАХ напряжения фиксации перенапряжения для AZ5B0S-01F.
Помимо упомянутого выше AZ5B0S-01F для защиты от перенапряжения в дифференциальном режиме, имеется AZ522S-01F в корпусе DFN1006P2E(0402). Он имеет паразитную емкость 0,2 пФ (тип.) и устойчивость к перенапряжению IEC61000-4-5 (8/20 мкс) 6,5 А. При всплеске (8/20 мкс) при 6,5 А напряжение ограничения перенапряжения составляет примерно 5 В. На рис. 3 показана вольт-амперная кривая ограничения перенапряжения AZ522S-01F.
В дополнение к устройствам защиты для синфазного режима (line to ground) и дифференциального режима (line to line), обычно наблюдается, что энергия связана с управляющим сигналом LED и вызывает повреждение физического уровня локальной сети, поскольку система подвергается испытаниям на электростатический разряд и скачки напряжения. Очень важно иметь защиту для сигнального провода управления светодиодом LAN. В качестве меры предосторожности рекомендуется установить защитное устройство вдоль сигнального провода управления светодиодом. На рис. 4 представлена полная схема защиты для защиты Ethernet 2,5 Гбит/с.
Рекомендуется учитывать защиту от электростатического разряда/перенапряжения на начальном этапе проектирования схемы системы, поскольку промышленный ПК может подвергаться воздействию суровых условий. Это сделает порт Ethernet 2,5 Гбит/с более устойчивым к функциональным сбоям из-за электростатического разряда/скачков напряжения на сетевом порту.