چگونه می توان از دیودها به همراه فیوز در رابط های ارتباطی محافظت کرد؟

1 ، سناریوهای ریسک معمولی برای رابط های ارتباطی
اثرات مخرب تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
با استفاده از رابط USB 2.0 به عنوان نمونه ، ویژگی قابل تعویض آن ممکن است در لحظه تماس هزاران ولت ولتاژ الکترواستاتیک ایجاد کند. مطابق استاندارد IEC 61000-4-2 ، تحت مدل تخلیه انسان (HBM) ، برق استاتیک 8kV می تواند به پین ​​های تراشه در نانو ثانیه نفوذ کند و باعث آسیب دائمی شود. داده های تجربی نشان می دهد که پس از 20 شوک ESD ، میزان خطای انتقال داده ها یک رابط USB محافظت نشده به 37 ٪ افزایش می یابد ، در حالی که میزان خطای رابط با اقدامات محافظتی زیر 0.02 ٪ است.
اثر فوق العاده بیش از حد و افزایش
اتوبوس RS-}}} اغلب در محیط های صنعتی با چالش های دوگانه روبرو است: اولا ، انتقال از راه دور (حداکثر 1200 متر) منجر به عدم تطابق امپدانس خط می شود و باعث افزایش بازتاب می شود. ثانیا ، محیط های در فضای باز مستعد ابتلا به رعد و برق بیش از حد موقت با جریان های اوج به چند صد آمپر هستند. یک مطالعه موردی از یک سیستم نظارت بر مزرعه بادی نشان می دهد که میزان خرابی رابط های محافظت نشده RS-485 در فصول رعد و برق 420 ٪ افزایش می یابد ، که عمدتا به عنوان فرسودگی تراشه راننده و وقفه در ارتباطات آشکار می شود.
2 ، خصوصیات حفاظت و استراتژی انتخاب دیودها
پارامترهای اصلی دیودهای محافظ ESD
ولتاژ کار (VRWM): کمی بالاتر از ولتاژ کار رابط. به عنوان مثال ، VBU های USB2.0 از منبع تغذیه 5 ولت استفاده می کند ، و استفاده از دیود DW05DP {4} S (VRWM {5} V) می تواند اطمینان حاصل کند که در حین عملکرد عادی انجام نمی شود.
ولتاژ بستن (VC): توانایی محدود کننده ولتاژ را تحت تأثیر ESD منعکس می کند. دیود DW05DLC - B {3} S می تواند ولتاژ گیره را در 18.3 ولت در طی تخلیه تماس 8kV کنترل کند ، که بسیار پایین تر از حداکثر مقدار مطلق 25 ولت از تراشه MAX3232 است.
ظرفیت اتصال (CJ): مستقیماً بر یکپارچگی سیگنال تأثیر می گذارد. رابط های با سرعت بالا نیاز به استفاده از دستگاه های خازن کم ، مانند DW05R {2} E با CJ تنها 0.4pf ، که می تواند از انتقال داده 480Mbps پشتیبانی کند.
بهینه سازی ساختار توپولوژی محافظت
طرح حفاظت از کانال: D+/D- خط دیفرانسیل USB2.0 DW05DLC {{4} B {5} s بسته بندی شده در SOD-323 ، با یک خازن اتصال 1PF که به عنوان سیگنال کمتر از 0.1db را نشان می دهد.
راه حل ادغام چند کانال: دستگاه DW05- 4RVLC {4} E دستگاه می تواند به طور همزمان از 2 رابط USB محافظت کند ، و 0.5pf از خازن فوق العاده کم آن سیگنال های 480mbps را در 50PS کنترل می کند ، که سه برابر بیشتر از راه حل گسسته است.
3 ، مکانیسم محافظت بیش از حد فیوزها
پاسخ پویا از فیوز خود بازیابی PPTC
با استفاده از DW- NSM050 به عنوان نمونه ، اصل کار آن مبتنی بر ویژگی های ضریب دمای مثبت مواد پلیمری است:
حالت عادی: مقاومت فقط 0.7 Ω است و افت ولتاژ برای یک جریان کاری 500mA 0.35 ولت است. مصرف برق را می توان نادیده گرفت.
حالت بیش از حد: هنگامی که جریان از 1A فراتر رود ، دمای دستگاه از 125 درجه بالا می رود و مقاومت به طور ناگهانی به بیش از 10 Ω افزایش می یابد و جریان را به یک محدوده ایمن محدود می کند.
ویژگی بازیابی: پس از عیب یابی ، مقدار مقاومت در مدت زمان 30 ثانیه به 110 ٪ از مقدار اولیه باز می گردد و به عملکرد رایگان تعمیر و نگهداری می رسد.
محافظت دقیق از فیوزهای دمیده
در رابط RS-485 ، با استفاده از یک فیوز ذوب آهسته 1.35 Ω/100mA می تواند به محافظت دوگانه برسد:
سرکوب افزایش در هنگام شروع -} UP: مدت زمان جریان گذرا 10a تولید شده در سناریوهایی مانند شروع موتور - up کمتر از 100ms است و ویژگی ذوب آهسته از سوء استفاده جلوگیری می کند.
محافظت از مدار کوتاه: هنگامی که یک مدار کوتاه به زمین در مدار رخ می دهد ، فیوز در 20ms ذوب می شود و جریان گسل را به زیر 50a محدود می کند و از تراشه راننده در برابر آسیب های ثانویه محافظت می کند.
4 ، اجرای مهندسی حفاظت مشارکتی
طراحی محافظت از رابط USB 2.0
یک مارک خاص از آنالایزر منطق یک طرح ترکیبی از "دیود ESD+فیوز بازیابی خود" را اتخاذ می کند:
محافظت از VBUS: DW05DP- S دیود می تواند در برابر تخلیه تماس 8kV و ولتاژ گیره 15 ولت مقاومت کند. DW- NSM050 فیوز محدودیت های بیش از حد به 1.5A.
محافظت از خط سیگنال: دستگاه یکپارچه DW05R {1} E به طور همزمان از D+/D {{3} محافظت می کند و با ولتاژ گیره 16 ولت و خازن 0.4PF خود به تعادل بین محافظت و کیفیت سیگنال می رسد.
داده های آزمون: این طرح رابط را قادر می سازد تا آزمون افزایش IEC61000-4-5 4} kV را پشت سر بگذارد و میزان خطای بیت را از 10 ⁻ به سطح 10 ⁻ کاهش دهد.
به روزرسانی محافظت از اتوبوس RS-485
سایت صنعتی سه محافظت از سطح - از "دیود دیود+PTPC+لوله تخلیه گاز" را تصویب می کند:
سطح 1: لوله تخلیه گاز 3R90LA می تواند در برابر اعتصاب رعد و برق 15 کیلو ولت مقاومت کند و ولتاژ افزایش را به 600 ولت بکشد.
سطح دوم: دیود TVS SMAJ5.0A بیشتر ولتاژ را به 5.8 ولت با زمان پاسخ کمتر از 1NS محدود می کند.
سطح 3: 6.5 Ω/200MA PPTC فیوز بیش از حد مداوم را برای جلوگیری از آسیب دیدن تلویزیون به دلیل گرمای بیش از حد محدود می کند.
اثر آزمایش واقعی: این طرح ولتاژ باقیمانده اتوبوس را از 2.1 کیلو ولت به 5.8 ولت کاهش می دهد و میزان خرابی را 92 ٪ تحت تأثیر افزایش 10/700 میکروگرم کاهش می دهد.
https://www.trsemicon.com/transistor/p {2} Channel {3 }enhancements {4 }Mode {5 }field {6 upeffect.html