ESD和TVS在电路保护中的应用

syrinx

主持人：研讨会开始有请魏武给大家做演讲，他的题目是TVS和ESD器件在电路保护中的应用，大家欢迎。
魏武：大家好，很高兴认识大家，我是Vishay的应用工程师，来自深圳，非常感谢今天研讨会的主办方电子元件技术网、我爱方案网以及 中国消费电子展( http://www.aidzz.com )，今天能有机会在这里做一场TVS和ESD保护的介绍，另外一个主题是二极管在节能方面的一些应用。首先讲下TVS和ESD在电路保护中的应用。
我们知道在有雷电或者一些干扰发生的情况下，电路中会有一些不规则波形发生，会影响到电路后面的一些器件，刚才我们的秘书长也说啦，电子产品很脆弱，所以有必要做一些保护，对后面电路的保护。那我们公司可以提供TVS和ESD。威世的TVS和ESD分为两个序列，一个叫Transient Voltage，另外一个是PAR，可以用于汽车电子方面的，大家知道汽车电子是关系到人的生命安全的，需要一些高可靠性的器件做一些保护。

这个是一个简单的二极管或者TVS所有的一些产品的波形，一个曲线，这个是正像的，就是二极管的一个表现情况，今天介绍主要在逆向方面，就是反向方面，这里对TVS的定义，我们会有一个VWM，在我们规格书上有这样的参数，VWM定义为这个TVS没有工作，对应有一个电流，逆向的一个电流，我们定义的一个工作的点是在它的这个逆向电流增加到IT的一个情况下，那我们对应有一个，任何一个器件有一个能量的大小，这里会有一个最大的限制，叫IPPM，就是流过这个IPPS的电流不能大于IPPM，这里有最大的VC，那么VC和IPPM，计算出来都在规格书里面，最大的能量针对这款器件。这个是TVS，或者是测试波形，我们怎样定义一款TVS，最典型的两款波形，一个是10/1000US的波形，先用升到100%，后到50%，后面是20个迈克降到20%，可以得到很清晰的概念，就是10/1000US的能量远远大于这个能量，就是10/1000US定义TVS，另外一种叫ESD保护，ESD保护是定义，所以我们公司有不同的产品。

这是另外的考量在设计中，在座的各位是设计工程师，在应用一个TVS或者是一个元器件的时候，很重要的一个就是时间，根据不同的时间它有一个能够承受的功率的曲线，我们会出来。那在曲线之内的都是安全的，如果超过的话就是不安全的。然后另外一个就是根据它的温度，温度的变化，也会有一个变化，这个都是重要的参数，在设计中需要考虑的。威世可以提供双向和单向的TVS。我们单向的一般不会有这种表现，双向的话加一个C，或者有些加一个B，就代表是双向的。一颗TVS，因为他的封装的限制，功率不可能做到无限大，或者不能满足设计需求的情况下，可以增加你的吸收能量的开发性，串起来可以增加一个 Combinations。在产品上，我们对于TVS应用的话，我们有一些建议，像这种轴差性的，就是在你的电路之间的距离尽可能短，减少在电路上的阻抗，达到有一些损坏的电压产生的情况下，尽量通过短阻抗的路径切换掉。我们不希望通过非常长的一些引脚，在电路中导致一个吸收的情况，就不如像这种的来的好。
下面重点介绍一下PAR的技术，PAR是我们一个TVS。威世有很多的专利在上面，它还有一个特点可以达到最高温度185度，可以保护电子器件。PAR的有一个Axialtvs有400W到6000W，这是典型的电子汽车应用。

另外的话我们有表贴器件，大家可以在外面的展示台上看到一个产品，上面有一个最大的TVS，就是我们的DO218。这是我们的一部分的TVS，这个就是一般的应用上面，最大是5000。不同的封装的话对应不同的吸收的能量。
这个是我们的一些表贴器件，在这个红框框里面，这个是我们威世目前主推的几款封装，我们统称eSMP。这上面构成了现在的eSMP的序列，这里面有二极管、肖特基。我们就是让它拥有更好的一个散热，尽可能降低热阻，这里有两个极，就是上面的引脚是一个散热片，然后贴到我们的PCB上面，可以很快通过我们的散热片来散热，所以这个产品针对我们的SMABC，可以做到更大的功率，用相同的封装。这里讲到的这些元器件基础知识基本上都是来自元器件知识库( http://www.cntronics.com/public/baike )和方案网知识堂( http://www.52solution.com/knowledge )的内容，以供大家参考...
下面介绍一下在汽车电子领域的应用。大家知道汽车是关系到人的生命安全的，如果在行驶过程中出现事故的非常的危险，所以很多的企业把保护器件考虑在其中，在电子设计中，二极管有广泛的应用，那早年的话主要在一些欧美企业、日本企业用的比较多，目前越来越多中国民营汽车企业也考虑这种安全性，引用像威世的一些二极管在汽车电子中提高安全性。在不同的一些汽车单元里面，都会用到这样的一些保护器件。
具体的保护电路的话，在进来的地方，会有一颗二极管，做一个极性的保护，那这颗二极管，也可以是肖特基二极管，进来之后，会有一颗Load Dump的来吸收。做第一次的吸收。然后进来之后，这里还可以做一个第二次的吸收。然后这里的话，还有一些保护，嵌位主要在信号线上面。什么是load dump，就是负载突然在行进中消失掉，我们的电压突然冲起来，那这个冲起来的电压可能会伤到我们后面的一些器件，所以在这里加一颗二极管，把这个电压强烈吸收掉，然后让安全的电压通过去。这是一个TVS吸收的一个典型的应用，很多的汽车单元里面用二次保护，第一次用一个功率比较大的TVS先消掉上面主要的尖峰，然后再通过一个功率比较小的TVS，做二次的保护，尽量消掉一个电压，最终的一个非常好主意的电压供应到我们后面的电路中去，有很多的规范在我们汽车电子中的应用，这里是一个ISO-7637的定义，它是用这样的波形，这个波形跟我们在定义TVS中的话，多少都会有一点的不同，那么威世的话，在汽车电子领域有很多的经验，所以我们也有很多的推介，不同的TVS对不同的波形的推荐不同。

这是一些汽车厂对于这种设计的测试波形。大家可以看到最高的是Chrysler，还有福特，大家不太一样，但是大概的波形是这样子。这是我们的一些二极管，这里面的话大家可以看到5A5S，8A8S，吸收的越多能量越大，针对不同的情况来测试一下电压是不一样，这里是我们的规格，我们是用 10/1000US来定义的，大家可以比较到一些东西，在您的设计应用中，可以做一些实践上的应用。这是针对12伏在不同的条件下得到的结果，叉叉的就是没有办法保护到你后面的一些电路，圆圈就是OK的。这是针对24伏系统的一些推荐。针对不同的单位，不同的汽车上的功能单元，我们有不同的建议，这里有二次保护的TVS。这是在仪表盘上的一些应用。在加热控制方面，在防盗系统上面，在我们的ABS上面，包括在我们的一些尾灯上面，都会看到我们TVS和二极管。这是另外一种保护，这个我们叫Rail to rail Protection，可刚刚我们讲的TVS的保护也不一样，就是在很大功率的线路上面，而这个是在一些信号线上面，我们用一些二极管做一些嵌位，我们把它做一些波形，一些电压波形的保护，消去它的尖峰，这个在汽车电子上面有很多的应用。好今天就先说到这里,在主办方电子元件技术网(http://www.cntronics.com)与我爱方案网(http://www.52solution.com)的网站上有本人的联系方式，欢迎跟大家来交流...
这是一些典型的一些电路保护的一些线路，那这个的话只有一个极性保护，而没有TVS，这个是非常危险的情况。如果突然发生一些电压，破坏到后面的一些系统的话，刚刚好汽车开在行驶过程中，那非常危险。那这个的话是另外一个保护，就说只有一个TVS在这里。这个不是TVS，这个是一个二极管，这里的话是没有极性保护的。这里是两个加在一起，这里有一个二极管加一个TVS，二极管做一个极性保护，TVS做一个消峰的保护，这是目前推荐的保护方式。TVS是过电压的一个保护，那这个二极管是做一个极性的一个保护。那这里我们有一些不同的产品推荐给大家，从小于0.5A到20A都不同的封装，如果要更大的一些保护的话，我们最大可以做80A...

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