Como usar os diodos de TVs para proteção contra raios nos módulos de comunicação?

1. Os requisitos de ameaça de raios e raios enfrentados pelos módulos de comunicação
(1) ameaça de raios
O relâmpago é um fenômeno natural complexo que gera pulsos eletromagnéticos (LEMPs) com características como alta energia, espectro de frequência ampla e tempo de aumento curto. Quando os raios atingem linhas de comunicação ou edifícios próximos, ele pode gerar excesso de tensão induzido nas linhas de comunicação, com amplitudes atingindo milhares de volts ou até mais altos e durações que variam de alguns nanossegundos a alguns microssegundos. Além disso, o Lightning também pode conduzir os módulos de comunicação através de linhas de energia, formando surtos de energia. Se essas sobretensões transitórias e a sobrecorrente não forem efetivamente suprimidas, elas afetarão diretamente os componentes eletrônicos sensíveis dentro do módulo de comunicação, causando danos, como quebra de componentes e esgotamento.
(2) Requisitos de proteção contra raios
Para garantir a operação confiável dos módulos de comunicação em ambientes de raios, as medidas de proteção contra raios de nível multi - precisam ser tomadas. Entre eles, o uso de diodos de TVs para proteção local dentro do módulo de comunicação é um meio importante. Os diodos das TVs podem realizar rapidamente quando ocorrem sobretensões transitórias, prender a sobretensão em um nível seguro e descarregar a sobrecorrente ao solo, protegendo assim os principais componentes, como chips e circuitos dentro do módulo de comunicação contra danos causados ​​pelo raio.
2. Princípio de trabalho e parâmetros -chave do diodo de TVs
(1) Princípio de trabalho
O Diodo TVS é um tipo especial de diodo que, na operação normal, está em um estado de alta impedância e quase não tem impacto na operação normal do circuito. Quando ocorre uma sobretensão transitória no circuito, o diodo do TVS responderá rapidamente e sua junção interna de PN sofrerá uma quebra de avalanche, fazendo a transição de um estado de alta resistência para um estado de baixa resistência, curto -circunda a sobretensão para o solo. Depois que a sobretensão transitória desaparece, o diodo do TVS retornará automaticamente a um estado de alta resistência para continuar protegendo o circuito.
(2) Parâmetros -chave
Tensão de quebra (VBR): refere -se ao valor de tensão no qual o diodo do TVS começa a conduzir. Ao selecionar, a tensão de quebra apropriada deve ser escolhida com base na tensão operacional normal do circuito protegido. Geralmente, a tensão de quebra deve ser maior que a tensão de operação máxima do circuito protegido, deixando uma certa margem.
Tensão de grampo (VC): Quando o diodo do TVS é ativado, a tensão nas duas extremidades é fixada no valor da tensão do grampo. Quanto menor a tensão de fixação, melhor o efeito de proteção no circuito protegido.
Capacidade de transporte atual (IPP): refere -se à corrente máxima de pulso de pico que um diodo TVS pode suportar. Quanto maior a capacidade de carga atual, mais forte a energia de raios que os diodos das TVs podem suportar.
Tempo de resposta (TR): refere -se ao tempo que leva para o diodo do TVS começar a realizar a detecção de sobretensão transitória. Quanto menor o tempo de resposta, melhor o efeito de supressão na sobretensão transitória.
3. Seleção de diodos de TVs nos módulos de comunicação
(1) Selecione com base na tensão de trabalho do módulo de comunicação
O módulo de comunicação possui diferentes níveis de tensão de trabalho, como 3,3V, 5V, 12V, etc. Ao selecionar diodos de TVs, deve -se garantir que sua tensão de quebra seja maior que a tensão de operação máxima do módulo de comunicação, considerando fatores como flutuações de tensão e deixando uma certa margem de segurança. Por exemplo, para um módulo de comunicação com uma tensão de trabalho de 3,3V, um diodo de TVS com uma tensão de quebra de cerca de 5V pode ser selecionado.
(2) Selecione o tipo de interface com base no módulo de comunicação
Os módulos de comunicação geralmente possuem várias interfaces, como portas seriais, portas Ethernet, interfaces USB, etc. Diferentes tipos de interfaces têm requisitos de proteção de raios diferentes, por isso é necessário escolher os diodos de TVs apropriados para proteção.
Porta serial: os sinais da porta serial geralmente são baixos - sinais de velocidade e requerem capacitância relativamente baixa. Você pode escolher diodos de TVs unidirecionais ou bidirecionais para proteção, como diodos de TVs unidirecionais da série SMAJ.
Porta Ethernet: a porta Ethernet possui uma alta taxa de transmissão e requisitos estritos para a integridade e a capacitância do sinal. A baixa capacitância e as matrizes de diodo TVs de resposta rápida devem ser selecionadas para proteção, como a matriz de diodos TVs da série SRV05-4.
Interface USB: as interfaces USB têm padrões diferentes, como USB 2.0 e USB 3.0, que também têm requisitos diferentes para proteção contra raios. Para interfaces USB 2.0, pacote pequeno, diodos de baixa capacitância TVs, como a série USBLC6 - 2SC6, podem ser selecionados; Para interfaces USB 3.0, é necessário escolher diodos de TVs com maior desempenho para atender aos seus requisitos de transmissão de alta velocidade.
(3) Selecione com base no nível de proteção de raios
Diferentes cenários de aplicação têm requisitos diferentes para os níveis de proteção de raios. Em áreas com atividades de raios frequentes, é necessário escolher diodos de TVs com maior capacidade de carga de corrente e nível de proteção mais alto. Por exemplo, em estações base ao ar livre e em outros cenários, os diodos de TVs com uma capacidade atual de vários quilowatts, como os diodos de TVs de 5kp da série High -, podem ser selecionados.
4. Esquema de aplicação do diodo de TVs no módulo de comunicação
(1) proteção da linha de energia
A linha de energia do módulo de comunicação é uma das principais formas de invadir os raios. No final da entrada de energia, um esquema de proteção de nível multi - pode ser adotado. O primeiro nível pode usar tubos de descarga de gás (GDT) ou varistores (MOV) para proteção aproximada, liberando a maior parte da energia do raio no solo; O segundo nível usa diodos de TVs para proteção fina, prender sobretensões transitórias residuais em um nível seguro. Por exemplo, um varistor pode ser conectado em série na extremidade da entrada do poder, seguida por um diodo de TVS em paralelo, como a série SMAJ.
(2) Proteção da linha de sinal
Para as linhas de sinal do módulo de comunicação, os diodos de TVs apropriados devem ser selecionados para proteção com base no tipo e taxa do sinal. Os diodos de TVs paralelos são conectados nas duas extremidades da linha de sinal. Quando uma sobretensão transitória ocorre na linha de sinal, o diodo do TVS conduz e descarrega rapidamente a sobretensão para o solo, protegendo a linha de sinal e a parte traseira - final. Por exemplo, diodos de TVs bidirecionais, como os diodos de TVs bidirecionais da série SM8S, podem ser usados ​​para proteção nas linhas de sinal RS-485.
(3) Design de aterramento
A boa base é a chave para a função de proteção contra raios eficaz dos diodos de TVs. O aterramento dos módulos de comunicação deve seguir o princípio da conexão equipotencial, conectando a carcaça de metal, o solo de energia, o aterramento de sinal etc. do equipamento juntos através de condutores de baixa impedância e aterrá -los a confiabilidade. A resistência ao aterramento deve ser o mais pequena possível, geralmente menor que 4 Ω. Ao mesmo tempo, deve -se prestar atenção a evitar a geração de loops de aterramento e reduzir a interferência eletromagnética.

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