*@SPATM TVS Diode Array - 瞬态抑制二极管阵列

发布时间:2011-8-19 23:52    发布者:1770309616
关键词: Littelfuse , SPA器件 , 二极管阵列 , 瞬态抑制
360安全浏览器截图2006437.jpg

选型手册下载:

10158.gif ESD抑制产品选型手册(4.68M):

Littelfuse_ESD_System_Level_Guide[1].pdf (4.68 MB)

101581.gif SPA产品目录(8.24M):

Littelfuse_SPA_Catalog[1].pdf (8.24 MB)


              Littelfuse SPA器件设计用于保护电子设备免受通常具有破坏力的快速瞬态电压的破坏,例如雷击和静电放电(ESD)。
       它们为电脑和便携式消费电子产品市场提供了针对输入/输出接口和数字与模拟信号线的理想保护方案.

Littelfuse SPA器件可提供包括DIPSOICMSOPSOT23SOT143SC70SOT5x3SOT953µDFNSOD723和倒晶在内的多种封装配置。

瞬态抑制二极管阵列拥有较低的电容、泄漏电流和箝位电压,可提供高级别的保护(根据IEC 61000-4-2标准,电压高达30kV)。 SP03-xxSP30xx器件可用于更严酷的应用条件,能够防止EFT和雷击瞬变威胁,符合IEC-61000-4-4/5标准。

静电放电(ESD)是一种电瞬态现象,可对电子电路造成严重威胁。
最常见的原因是由于两种不同材料相互摩擦而造成电荷在表面积聚。
通常,其中的一个表面为人体,静电荷经常高达15,000伏。
当静电电压达到6,000伏时,如发生ESD,则会令人体感到痛苦。
较低的放电电压可能不会引起人们注意,不过也会对电子元件和电路造成灾难性的损坏。

1、 瞬态抑制二极管阵列介绍
Littelfuse 瞬态抑制二极管阵列旨在尽可能使用最小的箝位电压来保护模拟和数字信号线路(例如USBHDMI)免于各种瞬变现象的危害。
与传统二极管相比,它们的应用范围更广,脉冲保护性能更优越。

此类二极管功能强大,可以IEC 61000-4-2国际标准中规定的最高级别(4级)安全吸收ESD的反复冲击,性能无任何下降。

主要特色

·低电容,通常为30pF0.65pF

·高级别的ESD保护(IEC 610000-4-2 )接触放电高达±20kV,空气放电高达±30kVEFT IEC 61000-4-4 40A5/50ns

·低箝位电压

·低泄漏电流,最大0.5μA

·高达14的输入保护

·可提供节省空间的表面封装型、通孔型和在输入端口附近安装的小尺寸封装,以提供最优保护

·符合RoHS标准,无铅

Littelfuse SPA:工作原理

Littelfuse 瞬态抑制二极管阵列(SPATM TVS Diode Array ),提供对ESD、电磁干扰(EMI)、电气快速瞬变(EFT)和雷击的防护,主要用于依靠电源工作的敏感型数字和模拟输入电路的数据、信号或控制线路。

SPA的工作原理分为两步:首先,它们会吸收二极管的瞬变电流并改变其方向,接着通过雪崩或齐纳二极管箝制电压水平。
这样可防止设备超出额定电压值。
当发生过电压故障时,设备必须具有特定电流波形的低箝位电压,以保护灵敏型IC和端口。

在正常工作状态下,反向断态电压必须高于设备的电源/工作电压,且带有低泄漏电流,以防止电源负载。
设备电容必须低至足以减少输入信号的失真。
设备封装必须体积小、高度低,以实现高密度的印刷电路板布局。

设备必须能承受IEC 61000-4-2规定的多种ESD/EFT脉冲。

术语与定义

工作电压范围(Vsupply可横跨V+V-两端的电源电压范围限值。 SCR/二极管阵列无固定转折电压或工作电压。
此类设备可在输入和电源轨道上浮动,因此同一个设备可在其电压范围内的任意点位工作。

正向电压降特定正向电流的输入引脚和对应电源引脚之间的最大正向电压降。

反向电压降特定反向电流的输入引脚和对应电源引脚之间的最大反向电压降。

反向断态电压设备的反向断态电压(VR)应等于或高于待保护电路(或部分电路)的峰值工作水平。
这是为了确保SPA不会抑制电路驱动电压。

反向泄漏电流在特定电压下测得的最大电流。

箝位电压在出现最大峰值脉冲电流时,可从保护器上测得的最大电压。

输入泄漏电流在输入端规定的电压下,于输入引脚处测得的直流电流值。

静态电源电流Vsupply在最大电压时,输入V+/V-引脚的最大直流电流。

输入电容1MHz/1VRMS的条件下,于输入引脚和任一电源引脚之间测得的电容。


2、什么是瞬态电压?为什么需要注意这种电压?

瞬态电压是由电能释放的短时高电压,通常在储存的能量突然释放,或有较重的电感负载或雷击等其它诱因时产生。
在电气或电子电路中,可以通过开关控制方法预先释放该能量,也可以将其随机导入外部电源电路中。

反复瞬变现象通常在操作电机、发电机或在开/关反馈电路元件时产生。
而随机瞬变现象则通常在雷击或静电放电(ESD)时产生。
雷击和静电放电的发生是无法预测的,所以需要进行精密的监测以准确测算,尤其在电路板层面可能发生上述情况的时候更需注意。
许多电子标准组使用公认的监测手段或测试方法对瞬变电压的产生进行了分析研究。
下表列举了瞬变现象的一些重要特征。


电压

电流

生成时间

持续时间

雷击

25kV

20kA

10 μs

1ms

/

600V

500A

50 μs

500ms

电磁脉冲

1kV

10A

20ns

1ms

ESD

15kV

30A

<1ns

100ns


1:瞬变源及其量值示例

瞬变电压峰值的特性

如下图所示,雷击和静电放电形成的瞬变电压峰值通常会形成一条双指数波形。




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1:雷击的瞬变波形




untitled1.bmp

2:静电放电的测试波形

雷击的指数生成时间在1.2微秒至10微秒之间(基本为10%90%),持续时间在50微秒至1000微秒之间(峰值的50%

而静电放电持续的时间则相对而言短很多。
生成时间小于1.0毫微秒。
持续总时间约为100纳秒。

为什么瞬变现象越来越多地受到关注?

产品的小型化趋势使得产品对电气应力日益敏感。
以微处理器为例,其结构和导电通路无法处理由静电放电瞬变现象产生的强电流。
因为这类产品的操作电压非常低,所以必须控制电压干扰以防设备断路、潜在隐患或灾难性事件的发生。

目前,敏感微处理器广泛应用于各类设备之中。
从家用电器(例如洗碗机)至工业控制设备,甚至玩具都使用微处理器来提高性能和功效。

大部分汽车也使用多重电子系统来控制发动机、空调、刹车系统,部分汽车还将其用于控制转向、牵引和安全系统。

应用设备和汽车内的很多附件或支持产品(例如电机或配件)都有可能产生危害整个系统的瞬变现象。

因此,缜密的电路设计不仅要考虑自然环境的影响,还需要注意相关产品存在的潜在威胁。
下表2列举了不同产品的技术弱点。

装置类型

临界电压(伏)

VMOS

30-1800


100-200

GaAsFET

100-300

EPROM

100

JFET

140-7000


250-3000

肖特基二极管

300-2500

双极晶体管

380-7000

SCR

680-1000


2:设备的临界电压范围。



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1770309616 发表于 2011-8-20 00:13:17
3、瞬态电压产品示例

瞬态电压产品示例

静电放电(ESD

静电放电通常生成时间很快,峰值电压和电流可达到非常高的值。
此种能量由物体间不平衡的正负电荷产生。

日常活动中的静电放电足以超过标准半导体技术中的瞬态临界点。
以下列举了几个例子:

·从地毯上走过:
35kV @ RH = 20%;1.5kV @ RH = 65%

·从塑胶地板上走过:
12kV @ RH = 20%;250V @ RH = 65%

·工人在工作台上工作:
6kV @ RH = 20%;100V @ RH = 65%

·塑胶信封:
7kV @ RH = 20%;600V @ RH = 65%

·从桌面上拿起塑料袋:
20kV @ RH = 20%;1.2kV @ RH = 65%

雷击引起的瞬变现象

尽管直击雷的破坏力显而易见,可是由雷击引起的瞬态现象并非由直击雷造成。

发生雷击时产生的磁场,会造成附近的电缆线发生高量值瞬态。

云层间的雷击对地面和埋在地下的电缆都会产生影响。
即使雷击发生在1英里1.6公里)以外的地方,依然可在电缆上产生70伏的电压。

而云层对地面的雷击所产生的瞬态电压的(如右图所示)则更大。

下图显示了典型的由雷击干扰引发的电流波。

4-1.jpg 4-2.jpg

感应负载开关

电感负载开关可产生能量很高且量值不断增加的瞬态电压。
当电感负载关闭的时候,断裂的磁场被转化为双指数瞬态形式的电能。
根据不同的产生源,瞬态现象可产生数百伏的电压和数百安培的电流,持续时间可达400毫秒。

典型的电感瞬变产生源包括:

·发电机

·电机

·继电器

·互感器

这些实例在电气和电子系统中应用广泛。
由于各种应用的负载各不相同,实际瞬态现象产生的波形、持续时间、峰值电流和峰值电压也都不同。
只要估算出这些可变量值,就能够选用合适的抑制器技术。

右图展示的是由汽车充电系统的交流发电机中聚集的能量引发的瞬态现象。
4-3.jpg

汽车的其它直流电机也可能会引发类似的瞬态现象。
例如电子锁、座椅和窗户等直流电机电子设备。
使用直流电机的不同应用设备都可以产生瞬态现象,它与由外界因素产生的瞬态现象一样,都会对敏感电子组件造成危害。

1770309616 发表于 2011-8-20 00:22:38
4、Littelfuse SPA选择和产品概述

鉴于抑制ESD和其他电气瞬态现象的速度和箝位等级对保护现代化集成电路至关重,Littelfuse的瞬态抑制二极管阵列是提供这类保护的理想选择。 SPATM系列提供多种设备,均适用于目前市场上绝大多数ESD额定值高达30kV、寄生电容低至0.4pF的应用。
下表列出了所有瞬态抑制二极管阵列系列产品,以及一些相应的关键规格。
如需了解关于某个系列的详细信息,请点击系列名称。


selection-and-product-overview1.jpg selection-and-product-overview2.jpg selection-and-product-overview3.jpg selection-and-product-overview4.jpg selection-and-product-overview5.jpg
wbsh 发表于 2011-8-20 21:45:57
谢谢了
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