便攜式設備的ESD維護非常重要，而TVS二極管是一種非常有用的維護器材，與其它器材比較有其共同的優勢，但在運用時應當關于不一樣的維護目標來選用器材，由于不一樣的端口也許遭到的靜電沖擊有所不一樣，不一樣器材請求的維護程度也有不一樣。要注意相應的參數辨別以及各個生產商的不一樣規劃，一起還要進行合理的PCB布局。這篇文章介紹在便攜式設備的ESD維護中如何運用TVS二極管器材。
　　便攜式設備如筆記本電腦、手機、PDA、MP3播放器等，由于頻頻與人體觸摸很容易遭到靜電放電(ESD)的沖擊，假如沒有選擇適宜的維護器材，也許會形成機器功用不穩定，或許損壞。更壞的狀況是查不出切當的原因，運用戶誤認為是商品質量問題而損壞公司諾言。
　　通常狀況下，對此類設備暴露在外面也許與人體觸摸的端口都請求進行防靜電維護，如鍵盤、電源接口、數據口、I/O口等等。如今比較通用的ESD規范是IEC61000-4-2，運用人體靜電形式，測試電壓的規模為2kV～15kV(空氣放電)，峰值電流為20A/ns，全部脈沖持續時刻不超越60ns。在這么的脈沖下所發生的能量一共不超越幾百個微焦爾，但卻足以損壞靈敏元器材。
　　便攜式設備所選用的IC器材大多是高集成度、小體積商品，精細的加工技術使硅晶氧化層非常薄，因此更易擊穿，有的在20V左右就會遭到損害。傳統的維護辦法已不再遍及適用，有的乃至還會形成對設備功用的攪擾。
　　TVS二極管的特色
　　可用于便攜式設備的ESD維護器材有許多，例如規劃人員可用分立器材建立維護回路，但由于便攜設備關于空間的限制以及防止回路自感，這種辦法已逐步被愈加集成化的器材所代替。多層金屬氧化物器材、陶瓷電容還有二極管都能夠有用地進行防護，它們的特性及體現各有不一樣，TVS二極管在此類運用中的共同體現為其贏得了越來越大的市場。
　　TVS二極管的特色一是反響敏捷，使瞬時脈沖在沒有對線路或器材形成損害之前就被有用地遏制，二是截止電壓比較低，更適用于電池供電的低電壓回路環境。別的對TVS二極管規劃的改善使其具有更低的漏電流和結電容，因此在處理高速率傳導回路的靜電沖擊時有更抱負的功用體現。
　　TVS二極管的優勢
　　TVS與齊納二極管：與傳統的齊納二極管比較，TVS二極管P/N結面積更大，這一構造上的改善使TVS具有更強的高壓接受能力，一起也下降了電壓截止率，因此關于維護手持設備低作業電壓回路的安全具有非常好作用。
　　VS與陶瓷電容：許多規劃人員情愿選用外表貼裝的陶瓷電容作ESD維護，不光廉價并且規劃簡潔，但這類器材對高壓的接受力卻比較弱。5kV的沖擊會形成約10%陶瓷電容失效，到10kV時，損壞率到達60%，而TVS能夠接受15kV電壓。在手持設備的運用過程中，由于與人體頻頻觸摸，各個端口必須最少能夠接受8kV觸摸沖擊(IEC61000-4-2規范)，可見運用TVS能夠有用確保終究商品的合格率。
　　TVS與MLV：多層金屬氧化物構造器材(MLV)也能夠進行有用的瞬時高壓沖擊按捺，此類器材具有非線性電壓-電流(阻抗體現)聯系，截止電壓可達開始中止電壓的2～3倍，這種特性合適用于對電壓不太靈敏的線路和器材的維護，如電源回路。而TVS二極管具有非常好的電壓截止因子，一起還具有較低的電容，這一點關于手持設備的高頻端口非常重要，由于過高的電容會影響數據傳輸，形成失真或是降級。TVS二極管的各種外表封裝均合適流水線裝配的請求，并且芯片構造便于集成其它的功用，如EMI和RFI過濾維護等，可有用下降器材成本，優化全體規劃。
　　另一個不能疏忽的特色是二極管能夠很便利地與其它器材集成在一個芯片上，現有許多將EMI過濾和RFI防護等功用與TVS集成在一起的器材，不光削減規劃所選用的器材數目下降成本，并且也防止PCB板上布線時易誘發的伴生自感。
　　TVS二極管的作業原理
　　瞬態（瞬變）電壓按捺二極管簡稱TVS器材，在規則的反向運用條件下，當接受一個高能量的瞬時過壓脈沖時，其作業阻抗能當即降至很低的導通值，答應大電流通過，并將電壓箝制到預訂水平，然后有用地維護電子線路中的精細元器材免受損壞。
　　TVS能接受的瞬時脈沖功率可達上千瓦，其箝位呼應時刻僅為1ps（10^-12S）。
　　TVS答應的正向浪涌電流在T =25℃，T=10ms條件下，可達50～200A 。
　　雙向TVS可在正反兩個方向吸收瞬時大脈沖功率，并把電壓箝制到預訂水平，雙向TVS適用于溝通電路，單向TVS通常用于直流電路。
　　TVS二極管的電特性
　　1、單向TVS的V-I特性，單向TVS的正向特性與一般穩壓二極管一樣，反向擊穿拐點近似“直角”為硬擊穿，為典型的PN結雪崩器材。從擊穿點到Vc值所對應的曲線段表明，當有瞬時過壓脈沖時，器材的電流急驟添加而反向電壓則上升到箝位電壓值，并保持在這一水平上。
　　2.雙向TVS的V-I特性，雙向TVS的V-I特性曲線好像兩只單向TVS“背靠背”組合，其正反兩個方向都具有一樣的雪崩擊穿特性和箝位特性，正反兩面擊穿電壓的對稱聯系為：0.9≤V(BR)(正) /V（BR）(反) ≤1.1，一旦加在它兩端的攪擾電壓超越箝位電壓Vc就會馬上被按捺掉，雙向TVS在溝通回路運用非常便利。

TVS器材的首要參數
　　1. 擊穿電壓V(BR) 器材在發生擊穿的區域內，在規則的試驗電流I(BR) 下，測得器材兩頭的電壓稱為擊穿電壓，在此區域內，二極管成為低阻抗的通路。
　　2. 反向脈沖峰值電流IPP
　　在反向作業時，在規則的脈沖條件下，器材答應經過的脈沖峰值電流。IPP與箝位電壓Vc(MAX) 的乘積，即是瞬態脈沖功率的值。 使用時應準確挑選TVS，使額外瞬態脈沖功率PPR大于被維護器材或線路也許呈現的瞬態浪涌功率。 當瞬時脈沖峰值電流呈現時，TVS被擊穿，并由擊穿電壓值上升至箝位電壓值，跟著脈沖電流呈指數下降，箝位電壓亦下降，康復到原來狀況。因而，TVS能按捺也許呈現的脈沖功率的沖擊，從而有用地維護電子線路。
　　3. 反向作業電壓VRWM（或變位電壓）器材反向作業時，在規則的IR下，器材兩頭的電壓值稱為反向作業電壓VRWM。通常VRWM =（0.8~0.9）V (BR) 。
　　在這個電壓下，器材的功率耗費很小。使用時，應使VRWM 不低于被維護器材或線路的正常作業電壓。
　　4.箝位電壓Vc(max ) 在脈沖峰值電流Ipp 效果下器材兩頭的電壓值稱為箝位電壓。
　　使用時，應使Vc(max )不高于被維護器材的答應安全電壓。
　　箝位電壓與擊穿電壓之比稱為箝為系數。
　　即：箝位系數=Vc(max )/V(BR) 通常箝位系數為1.3左右。
　　5.反向脈沖峰值功率PPR TVS的PPR取決于脈沖峰值電流IPP和箝位電壓Vc(max )，除此以外，還和脈沖波形、脈沖時刻及環境溫度有關。
　　當脈沖時刻Tp一守時，PPR =K1...·K2 ·Vc(max ) ·Ipp 式中K1為功率系數，K2為功率的溫度系數。
　　典型的脈沖持續時刻tp為1MS，當施加到瞬態電壓按捺二極管上的脈沖時刻tp 比規范脈沖時刻短時，其脈沖峰值功率將隨tp的縮短而添加。TVS的反向脈沖峰值功率PPR與飽嘗浪涌的脈沖波形有關，用功率系數K1表明，各種浪涌波形的K1值如表1所示。
　　E=∫i(t).V(t)dt
　　式中：
　　i(t)為脈沖電流波形，
　　V(t)為箝位電壓波形。
　　這個額外能量值在極短的時刻內對TVS是不行重復施加的。可是，在實踐的使用中，浪涌通常是重復地呈現，在這種狀況下，即便單個的脈沖能量比TVS器材可接受的脈沖能量要小得多，但若重復施加，這些單個的脈沖能量堆集起來，在某些狀況下，也會超越TVS器材可接受的脈沖能量。因而，電路規劃有必要在這點上仔細思考和選用TVS器材，使其在規則的距離時刻內，重復施加脈沖能量的累積不至超越TVS器材的脈沖能量額外值。
　　6.電容CPP TVS的電容由硅片的面積和偏置電壓來決議，電容在零偏狀況下，隨偏置電壓的添加，該電容值呈下降趨勢。電容的巨細會影響TVS器材的呼應時刻。
　　7.漏電流IR 當反向作業電壓施加到TVS上時，TVS管有一個漏電流IR，當TVS用于高阻抗電路時，這個漏電流是一個首要的參數。
　　TVS器材的分類
　　按極性可分為：單極性和雙極性兩種；
　　按用處可分為：通用型和專用型；
　　按封裝和內部結構可分為：軸向引線二極管、雙列直插TVS陣列、貼片式和大功率模塊等。
　　軸向引線的商品峰值功率可達400W、500W、600W、1500W和5000W。
　　其間大功率的商品首要用在電源饋線上，低功率商品首要用在高密度裝置場合。關于高密度裝置的場合，也能夠挑選雙列直插和表面貼裝等封裝方式。
　　TVS器材的選用
　　在選用TVS時，應思考以下幾個首要因素：
　　(1)若TVS有也許接受來自兩個方向的尖峰脈沖電壓(浪涌電壓)沖擊時，應當選用雙極性的，否則可選用單極性。
　　(2)所選用TVS的Vc值應低于被維護元件的電壓。Vc是二極管在截止狀況的電壓，也即是在ESD沖擊狀況時經過TVS的電壓，它不能大于被維護回路的可接受極限電壓，否則器材面對被損壞的風險。
　　(3)TVS在正常作業狀況下不要處于擊穿狀況，處于VR以下，應綜合思考VR和VC兩方面的請求來挑選恰當的TVS。
　　(4)假如知道比較準確的浪涌電流IPP，則可使用VCIpp來斷定功率；假如無法斷定IPP的大致規模，則選用功率大些的TVS為好。PM是TVS能接受的峰值脈沖功率耗散值。在給定的箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的接受能力越大；在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪涌電流的接受能力越大。別的，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續時刻和環境溫度有關。 (5)TVS所能接受的瞬態脈沖是不重復的，器材規則的脈沖重復頻率(持續時刻與間歇時刻之比)為0．01%。假如電路內呈現重復性脈沖，應思考脈沖功率的累積，否則有也許損壞TVS。
　　(6)關于小電流負載的維護，可有認識地在線路中添加限流電阻，只要限流電阻的阻值恰當，通常不會影響線路的正常作業，但限流電阻對攪擾所發生的電流卻會大大減小。但這么也許選用峰值功率較小的TVS管來對小電流負載線路進行維護。
　　(7)電容量C是由TVS雪崩結截面決議的，這是在特定的1 MHz頻率下測得的。C的巨細與TVS的電流接受能力成正比，C太大將使信號衰減。因而，C是數據接口電路選用TVS的首要參數。關于數據/信號頻率越高的回路，二極管的電容對電路的攪擾越大，形成噪聲或衰減信號強度也大，因而，需求依據回路的特性來決議所選器材的電容規模。高頻回路通常挑選電容應盡量小(如LCTVS、低電容TVS，電容不大于3 pF)，而對電容請求不高的回路，電容的容量挑選可高于40pF。
　　(8)為了滿意IEC61000-4-2國際規范，TVS二極管有必要到達能夠處理最小8 KV(MB，觸摸)和15 kV(BM,空氣)的ESD沖擊，有的半導體生產廠商在自己的商品上使用了更高的抗沖擊規范。而關于某些有特殊請求的便攜設備使用，規劃者能夠按需求挑選器材。
　　TVS器材的使用
　　1.底部連接器的使用
　　底部連接器規劃廣泛使用在移動花費類商品上，現在市場上使用商品首要為、PDA、DSC(數碼相機)以及MP3等便攜商品。
　　由所以直流回路，可選用高電容器材。此端口也許會遭到高能量的沖擊，能夠選用集成了TVS和過流維護功用的器材。
　　2. RJ-45(10/100M以太網網絡)
　　RJ-45接口廣泛使用在網絡連接的接口設備上，典型的使用即是10/100M以太網網絡。
　　3. 視頻線路的維護
　　現在視頻多見的輸出端口規劃有D-SUB、DVI(28線)、SCART(19線)和D-TERMINAL(首要日系商品在用)。視頻數據線具有高數據傳輸率，數據傳輸率高達480Mbps，有的視頻數據傳輸率到達1G以上，因而要挑選低電容LCTVS，它通常是將一個低電容二極管與TVS二極管串聯，以下降整個線路的電容(可低于3pF)，到達高速率回路的請求。
　　4. SIM卡數據線路維護
　　SIM卡數據線路維護一直是各個公司的商品要點,并且專門為此類端口規劃的集ESD(TVS)/EMI/RFI防護于一個芯片的器材，充分體現了片式器材的無限集成方案。
　　在針對不一樣用處挑選器材時，要防止使器材作業在其規劃參數極限鄰近，還應依據被維護回路的特征及也許接受ESD沖擊的特征選用反應速度足夠快、敏感度足夠高的器材，這關于有用表現維護器材的效果非常要害，別的集成了其它功用的器材也應當首先思考。
　　5. USB維護
　　通常USB的ESD維護分上行和下行兩種狀況。