De ce este necesar să folosiți diode de protecție în sistemele de comunicații?

一, Caracteristici și cerințe de protecție ale arhitecturii sistemului de comunicare
Sistemele moderne de comunicare se bazează pe mecanisme de transmisie a undelor electromagnetice, care acoperă două categorii majore: comunicare fără fir și comunicare cu fir. Sistemele wireless se bazează pe semnale de propagare atmosferică, în timp ce sistemele cu fir transmit semnale electrice prin intermediul conductoarelor metalice. Indiferent de mediul de transmisie, transmisia semnalului trebuie să parcurgă etape precum codificarea sursei, modularea, transmisia canalului, demodularea etc., iar în final informațiile sunt restabilite de destinație. În timpul acestui proces, orice nod din legătura de semnal care experimentează șocuri tranzitorii poate duce la erori de date sau defecțiuni ale echipamentului.
Luând ca exemplu autobuzul 485, distanța sa de comunicare poate ajunge la 1200 de metri. Transmisia pe distanțe lungi duce la atenuarea semnalului și la superpoziția interferențelor electromagnetice, ceea ce generează cu ușurință supratensiunea. Atunci când creșterea fluxurilor sau tranzitorii de comutator induse de fulgere apar pe autobuz, fără măsuri de protecție, supratensiunea va afecta direct linia de semnal, provocând întreruperea comunicării sau deteriorarea echipamentelor. În mod similar, dacă modulul de conversie fotoelectrică din sistemul de comunicare cu fibră optică este supus șocului ESD, dispozitivele sale fotoelectrice sensibile pot eșua permanent.
2, Caracteristici electrice și mecanism de protecție a diodelor de protecție
Dioda de protecție este proiectată pe baza principiului diodei Zener, iar parametrii de bază ai acesteia includ tensiunea de defalcare inversă (VBR), rezistența dinamică (RDYN), tensiunea de prindere (VC), etc. În condiții normale de lucru, diodele prezintă caracteristici de impedanță ridicată și nu au niciun impact asupra transmisiei semnalului; Când supratensiunea tranzitorie depășește VBR, dioda intră rapid într -o stare de impedanță scăzută, direcționând energia de supratensiune către sol.
Luând ca exemplu diode de protecție ESD, timpul lor de răspuns tipic este mai mic sau egal cu 1NS și pot absorbi energia de creștere de 8/20 μ S forma de undă. Atunci când un impuls electrostatic intră în sistem, dioda împarte curentul de supratensiune la sol prin descompunerea avalanșelor sau prin mecanismul de descompunere a Zenerului, asigurându -se că tensiunea circuitului ulterior nu depășește tensiunea de prindere. De exemplu, în sistemul de control al airbag -ului, diodele de protecție ESD pot prinde tensiunea statică în 15V pentru a proteja unitatea de control de deteriorare.
3, Scenarii de aplicare a diodelor de protecție în sistemele de comunicații
1. 485 Protecția autobuzului
Busul 485 este utilizat pe scară largă în domeniul controlului industrial, iar cerințele sale de protecție provin din caracteristicile lungi - la distanță și caracteristici de acces la mai multe noduri. Când se produc supranumuri fulger în autobuz, tensiunea tranzitorie poate ajunge la câteva mii de volți. Folosind diodele TVS ca componente de protecție, VBR -ul lor ar trebui să fie mai mare decât tensiunea de funcționare a autobuzului (de obicei 5V), iar RDYN ar trebui să fie suficient de scăzut (mai puțin sau egal cu 1 Ω) pentru a asigura o deviere eficientă a curentului de supratensiune. Experimentele au arătat că, după configurarea diodelor de protecție, autobuzul poate rezista curenților de supratensiune de 8/20 μ s mai mari sau egale cu 50a, îmbunătățind semnificativ capacitatea de interferență anti -.
2. Protecția sistemelor de comunicații cu fibră optică
Fotodiodele din modulele de transceiver din fibră optică sunt extrem de sensibile la ESD, iar tensiunea lor de descompunere este de obicei sub 30V. Prin paralelarea diodelor de protecție ESD la capătul de primire, tensiunea statică poate fi fixată într -un interval sigur. De exemplu, într -un sistem de comunicare cu fibră optică de 10 Gbps, utilizarea diodelor ESD cu o capacitate mai mică sau egală cu 0,5pf poate evita distorsiunea semnalului, asigurând în același timp o rată de eroare de biți de transmisie (BER) mai bună decât 10 ^ -12.
3. Protecția dispozitivelor de comunicare mobilă
Dispozitivele mobile, cum ar fi smartphone -urile și tabletele, vin frecvent în contact cu corpul uman în timpul utilizării zilnice, cu o probabilitate de eveniment ESD de până la 30%. Prin implementarea diodelor de protecție ESD la nodurile cheie, cum ar fi Frontul RF - interfața END și USB, rata de defecțiune a echipamentului poate fi redusă eficient. Datele de testare arată că, după configurarea diodelor de protecție, imunitatea ESD a echipamentului a crescut de la ± 2kV la ± 8kV, în conformitate cu standardul IEC 61000-4-2.
4, Selecția și optimizarea aspectului diodelor de protecție
1.. Principiul de potrivire a parametrilor
Când selectați, este necesar să luăm în considerare în mod cuprinzător parametri precum VBR, RDYN, CT, etc. De exemplu, în linii de semnal de viteză -} (cum ar fi HDMI 2.1), ar trebui selectate diode ESD cu CT mai puțin sau egale cu 0,3pf pentru a evita atenuarea semnalului; În scenariul de protecție a energiei electrice, trebuie selectate diodele TVS cu o capacitate de absorbție a supratensiunii mai mare sau egală cu 500W.
2. Strategia de optimizare a aspectului
În aspectul PCB, diodele de protecție ar trebui să fie plasate cât mai aproape posibil de dispozitivul protejat pentru a scurta inductanța parazitară. De exemplu, în proiectarea protecției interfeței USB, distanța dintre diode și pinii de interfață ar trebui să fie mai mică sau egală cu 5 mm, iar o structură de „incintă a planului de sol” ar trebui utilizată pentru a reduce impactul curentului ESD asupra liniilor de semnal.
3. Verificarea fiabilității
Verificat după standarde precum IEC 61000 - 4-5 Test de supratensiune și test IEC 61000-4-2 ESD pentru a asigura eficacitatea schemei de protecție. De exemplu, în proiectarea de protecție a puterii a unei anumite stații de bază de comunicare, a fost adoptată o arhitectură de protecție pe trei niveluri (tub de descărcare de gaz+diodă Varistor+TVS), care a trecut cu succes testul de 8/20 μ s curent mai mare sau egal cu 20KA.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd [[2 talkdiode/1n5817-w-1n5819w.html