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  • 2025-04-17

  • 发表了主题帖： 【新品发布】湖南静芯推出用于HDMI 2.1的静电保护器件SEUCS10F3V4B

           湖南静芯推出全新产品SEUCS10F3V4B，SEUCS10F3V4B是一款保护高速数据接口的超低电容深回扫型ESD保护器件，集成了四对超低电容控向二极管和一个TVS二极管，专门设计用于保护连接到数据传输线的敏感电子元件免受ESD(静电放电)引起的过压，可适用于HDMI 2.1的高速差分信号线防护。 关于HDMI2.1        HDMI(高清多媒体接口)是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号，广泛应用如消费类产品上，如机顶盒、DVD播放器、个人计算机、电视、游戏主机、综合扩大机、数字音响与电视机等设备。HDMI 2.1标准由HDMI协会在2017年正式发布，其关键改进在于将视频信号传输速率从HDMI 2.0的18Gbps大幅跃升至48Gbps，同时支持的分辨率CAN总线上限由4K升级至8K。HDMI2.0是由三组TMDS Data Pairs（Data0， Data1，Data2）差分信号和一组TMDS Clock Pair所组合而成，而HDMI2.1则是使用跟Display port架构类似的FRL（Fixed Rate Link）模式传输技术，将4组高速差分信号都定义成Data lane（ Lane0， Lane1， Lane2， Lane3），再由信号中分离出Clock，这样的架构可以将传输速率提升。        HDMI接口作为一种热插拔端口，其设计易受到静电放电的损害，造成内部芯片的损坏，尤其是在与用户终端或带电电缆的连接过程中。HDMI 2.1的主控芯片采用了更为先进的制程技术，但是对静电放电（ESD）敏感度一定程度降低，需要更优秀的抗干扰保护。        HDMI 2.1接口的引脚配置如下图所示。     引脚 名称 功能描述 引脚 名称 功能描述 1 D0+ 数据0+ (Data Lane0+) 11 SHIELD 数据3屏蔽(Data Lane3 shield) 2 SHIELD 数据0屏蔽(Data Lane0 shield) 12 D3- 数据3- (Data Lane3-) 3 D0- 数据0- (Data Lane0-) 13 CEC 控制信号通道 4 D1+ 数据1+ (Data Lane1+) 14 ARC ①音频回传通道eARC+ ②网络信号通道HEC 5 SHIELD 数据1屏蔽(Data Lane1 shield) 15 SCL DDC时钟线 6 D1- 数据1- (Data Lane1-) 16 SDA DDC数据线 7 D2+ 数据2+ (Data Lane2+) 17 GND 地线(for DDC, CEC, ARC, and HEC) 8 SHIELD 数据2屏蔽(Data Lane2 shield) 18 +5V +5V电源 9 D2- 数据2- (Data Lane2-) 19 HPD ①音频回传通道eARC- ②热插拔检测 HPD 10 D3+ 数据3+ (Data Lane3+)         深回扫型ESD介绍        回扫特性ESD防护器件具有超小封装体积、超低钳位电压、超低结电容特性，相比常规工艺 TVS 防护效果更优，且不影响信号完整性，可更有效保护USB端口免受瞬态过电压的影响，为相关电子产品设备加固防护，提升消费者使用体验。        常规型ESD的电压会随着IPP（峰值脉冲电流）的增加而等比例增加，呈现出一个较为线性的增长趋势。而深回扫型ESD器件在当电压达到VT（触发电压）后会瞬间将两端的钳位电压拉低，进入一个小于工作电压VRWM的较低电压VHOLD,之后随着电流的增加电压逐渐增大。        其相较于常规ESD器件的优点有： 更低的钳位电压：在相同的IPP下，带回扫ESD的VC（钳位电压）比常规ESD器件低50%以上。这种低钳位电压有助于提前释放能量，更有效地保护集成电路（IC）及整个电路的安全； 更低的漏电流：这类ESD器件具有更低的漏电流，有助于降低设备的功耗，实现更节能的设计； 更广泛的应用范围：带回扫ESD的优异性能使其适用于更广泛的领域，如低压移动电子设备、汽车电子、工业控制等对ESD保护要求较高的场合。          通过对比常规ESD和带回扫ESD的特性曲线图及其优点，可以看出带回扫ESD在ESD保护方面具有更出色的性能和应用前景。 应用示例            四对Lane通道均采用SEUCS10F3V4B进行防护，该器件工作电压为3.3V，结电容仅为0.17pF，钳位电压为5V，可同时对两对高速数据线进行静电防护。其封装形式为SEUCS10F3V4B，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在±15kV（空气）和±15kV（接触）下提供瞬变保护。        ARC、SCL、SDA、HPD和电源通道的防护采用湖南静芯旗下集成多路ESD静电二极管SEUC236T5V4U，可同时保护HDMI2.1的五个引脚免受静电放电(ESD)和低等级浪涌事件的冲击与干扰。它的工作电压为 5 V，结电容仅有0.6pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±17kV（空气）和 ±12kV（接触）下提供瞬变保护。        CEC 是与其他HDMI信号分开的电信号，推荐使用湖南静芯的常规电容ESD器件SENC2F5V1BA作为该通道的静电保护器件。该器件工作电压为 5 V，钳位电压为10V，结电容为10pF，可对单条线路进行静电防护。符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护。 眼图测试 眼图是指利用实验的方法估计和改善(通过调整)传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。眼图测试又称信号质量测试，当电路中的信号，能按规定的时序、持续时间和电压幅度到达IC，则该电路具有较好的信号完整性。下图是SEUCS10F3V4B的眼图测试结果。 SEUCS10F3V4B眼图测试（Eye Pattern 20 Gbps-HDMI 2.1）   器件电气特性表 At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM     3.3   V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA 5.5   8.0 V Reverse Leakage Current IR VRWM=3.3V   1 100 nA Clamping Voltage VCL IPP=1A; tp=8/20us   2.5 4.0 V Clamping Voltage VCL IPP=6A; tp=8/20us   5.0 7.0 V Dynamic Resistance Rdyn IR = 10A; Tamb = 25℃   0.3 0.35 Ω Junction Capacitance CJ VR=0V; f=1MHz；IO-GND   0.17 0.25 pF VR=0V; f=1MHz；IO-IO   0.17 0.25 表1 SEUCS10F3V4B电气特性表   Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM       5.0 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA 6.0     V Reverse Leakage Current IR VRWM=5V     1.0 uA Clamping Voltage VC IPP=1A; tp=8/20us   9.0 11.0 V Clamping Voltage VC IPP=4.5A; tp=8/20us   12.0 15.0 V Junction Capacitance CJ I/O to GND; VR=0V; f=1MHz   0.6 1.0 pF Between I/O; VR=0V; f=1MHz   0.3 0.5 表2 SEUC236T5V4U电气特性表   Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM       5.0 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA 5.6     V Reverse Leakage Current IR VRWM=5V     1.0 uA Clamping Voltage VC IPP=1A; tp=8/20us   8.0 10.0 V Clamping Voltage VC IPP=6A; tp=8/20us   10.0 12.0 V Junction Capacitance CJ I/O to GND; VR=0V; f=1MHz   10 15 pF 表3 SENC2F5V1BA电气特性表 总结与结论        SEUCS10F3V4B拥有低电容低钳位电压的优异性能，除了HDMI2.1接口，还适用于其他高速串行接口，包括USB 3.1、HDMI 2.0、DP接口等。湖南静芯研发各种低电容低钳位电压的ESD和TVS保护器件，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口及通信线路提供值得信赖的保护器件。旗下深浅回扫型单双向系列ESD器件工作电压涵盖1~36V，电流涵盖4~30A，0.1pF极低电容，封装涵盖CSP、FC及各类封装形式。以上解决方案是保护HDMI 2.1接口的优选之策，欢迎咨询其他接口防护方案。

  • 发表了主题帖： 【新品发布】湖南静芯推出用于HDMI 2.0的深回扫型静电保护器件SEUCS10F3V4UD

            湖南静芯宣布推出全新产品SEUCS10F3V4UD，SEUCS10F3V4UD是一款保护高速数据接口的超低电容深回扫型ESD保护器件，集成了四对超低电容控向二极管和一个TVS二极管，专门设计用于保护连接到数据传输线的敏感电子元件免受ESD(静电放电)引起的过压，可适用于HDMI 2.0的高速差分信号线防护。根据IEC61000-4-2和IEC610000-4-5规范，SEUCS10F3V4UD可用于提供高达±15kV(接触放电)的ESD保护，可承受高达5A(8/20us)的峰值脉冲电流。 关于HDMI2.0        HDMI 连接器中具有四对差分数字信号 (TMDS) 传输通道。三个差分对传输数据信号，而 TMDS CLK提供时钟信号用于同步信息。 除了四个 TMDS 对之外，HDMI 连接器还有六个其他通道：热插拔检测(HPD)通道，可检测何时建立连接；消费 类电子控制(CEC)通道，允许用户通过 HDMI 控制器件；音频回传（ARC）通道，用于 HDMI 以太网或音频返回通道；SDA和SCL通道，可提供I2C控制；以及电源通道，可提供 5V 电源。     图1 HDMI接口引脚配置   表1 HDMI接口引脚配置表 深回扫型ESD介绍        回扫特性ESD防护器件具有超小封装体积、超低钳位电压、超低结电容特性，相比常规工艺 TVS 防护效果更优，且不影响信号完整性，可更有效保护USB端口免受瞬态过电压的影响，为相关电子产品设备加固防护，提升消费者使用体验。       常规型ESD的电压会随着IPP（峰值脉冲电流）的增加而等比例增加，呈现出一个较为线性的增长趋势。而深回扫型ESD器件在当电压达到VT（触发电压）后会瞬间将两端的钳位电压拉低，进入一个小于工作电压VRWM的较低电压VHOLD,之后随着电流的增加电压逐渐增大。       其相较于常规ESD器件的优点有： 更低的钳位电压：在相同的IPP下，带回扫ESD的VC（钳位电压）比常规ESD器件低50%以上。这种低钳位电压有助于提前释放能量，更有效地保护集成电路（IC）及整个电路的安全； 更低的漏电流：这类ESD器件具有更低的漏电流，有助于降低设备的功耗，实现更节能的设计； 更广泛的应用范围：带回扫ESD的优异性能使其适用于更广泛的领域，如低压移动电子设备、汽车电子、工业控制等对ESD保护要求较高的场合。   图2 ESD特性曲线图对比        通过对比常规ESD和带回扫ESD的特性曲线图及其优点，可以看出带回扫ESD在ESD保护方面具有更出色的性能和应用前景。 SEUCS10F3V4UD介绍        SEUCS10F3V4UD是湖南静芯研发的一款超低电容深回扫型4路单向的ESD静电保护器件，可适用于HDMI 2.0的高速数据信号线防护。该器件的工作电压为3.3V，钳位电压为3.3V，电容为0.22pF，根据IEC61000-4-5标准可承受5A(8/20μs)的峰值脉冲电流，根据IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，SEUCS10F3V4UD可用于提供±15kV(接触放电)，±15kV(空气放电)的ESD保护。该器件的相关曲线图及参数如下所示。       IV曲线 击穿电压曲线     IO-IO结电容曲线 IO-GND结电容曲线     IO-GND 8/20us浪涌曲线 漏电流曲线 表2 SEUCS10F3V4UD相关曲线图   At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM     3.3 5.0 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA（IO-GND） 5.5 7.6   V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA（IO-IO） 6.0 8.1   V Reverse Leakage Current IR VRWM=3.3V     100 nA Clamping Voltage VCL IPP=3.0A; tp=8/20us;  IO-GND   2.3   V VCL IPP=5.0A; tp=8/20us; IO-GND   5.4   V Junction Capacitance CJ VR=1.5V; f=1MHz; IO-GND   0.22 0.25 pF VR=0V; f=1MHz; IO-IO   0.10 0.15 表3 SEUCS10F3V4UD电气特性表   应用示例        下图是湖南静芯推出的SEUCS10F3V4UD相关的HDMI 2.0接口应用方案。HDMI接口在与用户终端或带电电缆的连接过程中，易受到静电放电的损害，造成内部芯片的损坏。此方案采用集成四通道保护、超低容值、低漏电的深回扫型ESD静电防护器件，在不影响数据传输的前提下满足HDMI兼容性测试规范(CTS)的信号完整性和阻抗要求，让后端的电路得到有效防护。     图3 SEUCS10F3V4UD应用示例图         HDMI 2.0拥有四对高速差分信号线，支持高达18Gbps 的高速数据传输。四对差分线均采用SEUCS10F3V4UD进行防护，该器件工作电压为3.3V，结电容仅为0.22pF，钳位电压为5.4V，可同时对两对高速数据线进行静电防护。其封装形式为DFN2510-10L，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在±15kV（空气）和±15kV（接触）下提供瞬变保护。         ARC、SCL、SDA、HPD和电源通道的防护采用湖南静芯研发的集成多路ESD静电二极管SEUC236T5V4U，可同时保护HDMI 2.0的五个引脚免受静电放电(ESD)和低等级浪涌事件的冲击与干扰。它的工作电压为 5 V，结电容仅有0.6pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD)规范，在±17kV（空气）和±12kV（接触）下提供瞬变保护。        CEC是与其他HDMI信号分开的电信号，推荐使用湖南静芯研发的常规电容ESD器件SENC2F5V1BA作为该通道的静电保护器件。该器件工作电压为5V，钳位电压为10V，结电容为10pF，可对单条线路进行静电防护。符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护。 总结与结论        SEUCS10F3V4UD是湖南静芯研发的4路单向深回扫型静电保护器件，拥有低电容低钳位电压的优异性能，可适用于多种主流数据接口的信号线防护。        湖南静芯深回扫型系列ESD器件工作电压涵盖1.0~38V，电流涵盖4~30A，电容最低至0.1pF，封装涵盖CSP、FC及各类封装形式。同时推出22V&33V TDS平缓浪涌抑制器，可用于保护工作电压为20V、24V、28V、36V的系统，具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。结合TDS器件与深回扫ESD优势，湖南静芯是国内首家推出USB4.0完整解决方案的公司，详情可以参考：“湖南静芯推出USB4.0&PD3.0的ESD&EOS防护完整解决方案100W+80G/120G”与“湖南静芯推出USB4.0&PD3.1的ESD&EOS防护完整解决方案140W&180W+80G/120G”等文章。

  • 2025-04-10

  • 发表了主题帖： USB PD 3.0控制器TPS65987DDK浪涌防护方案

           本文主要是针对USB PD 3.0控制器TPS65987DDK的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。 一、TPS65987DDK介绍        TPS65987DDK是一款高度集成的独立式 USB Type-C 和电力传输 (PD) 控制器，针对USB4 和TBT4器件进行了优化。TPS65987DDK集成了全面管理的电源路径与强大的保护功能，可提供完整的USB-C PD解决方案。TPS65987DDK是一款独立式USB Type-C和电力传输 (PD)控制器，可为单一USB Type-C连接器提供电缆插拔和方向检测功能。进行线缆检测时， TPS65987DDK会使用USB PD协议在CC线路上进行通信。在线缆检测和 USB PD 协商完成后， TPS65987DDK会启用合适的电源路径并为外部多路复用器配置交替模式设置。Intel的USB4和TBT4器件终端设备参考设计使用了此器件，确保 PD 控制器在这类设计中提供适当的系统级交互，从而显著降低系统设计的复杂性。 二、USB-PD介绍        USB-PD 是一种基于 USB Type-C 标准构建的先进快速充电技术，它基于充电规范运行，以最大限度地提高传输到连接设备的功率。USB-PD 规范定义了设备如何利用 USB Type-C 连接器供电，以及如何在供电过程中识别和管理这些设备。USB-PD 的一个关键特性是，它可以使设备能够在精确传输或接收电源之前通过 USB Type-C 连接器上的专用通信通道进行通信。这可以让设备仅获得所需的功率，防止过度充电或充电不足的问题。        由USB实施者论坛（USB-IF）设计的USB供电（USB-PD）规范已经发展了四个版本，逐步增强了供电能力和灵活性。最初的USB-PD 1.0仅提供固定功率配置：10W（5V，2A）、18W（12V，1.5A）、36W（12V，3A）、60W（20V，3A）和100W（20V，5A）。USB-PD 2.0为标准功率范围（SPR）引入了四个固定电压电平（5V、9V、15V、20V），具有3A或5A的灵活电流选项。这种组合实现了更多通用的充电选项，功率范围从0.5W到100W不等。USB-PD 3.0进一步扩展了USB-PD 2.0的功能，提供额外的设备信息，如电源状态、电池电量和系统通知。 三、TDS器件介绍        TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。        在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下： 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。 TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。 TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。 TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。 TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。 四、应用方案   图1 应用方案        上图介绍了使用PD 3.0控制器TPS65987DDK的部分参考设计。USB PD 3.1可以提供高达 100W 的功率,VBUS上的最大电压可以达到20V（20V&5A）。如果总线上的电压增加超过其设计参数，USB PD控制器可能会损坏。因此设计人员经常选择使用具有高于标定峰值脉冲电流(IPP)额定值的TVS二极管器件保护总线，VBUS引脚的安全性就需要使用工作电压高于 20V 的防护器件来保护 VBUS 引脚，以保持钳位电压低于PD控制器损坏阈值。        ESTVS2200DRVR是湖南静芯开发的平缓浪涌抑制器(TDS)，可用于保护工作电压为 20V、22V、24V 的系统，具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。ESTVS2200DRVR 器件为 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装，工作电压最大可达 24V，可在 ESD 和浪涌事件发生时保护 USB-PD 控制器。它具有25.6V 的触发电压和 70A(tp=8/20μs)的峰值脉冲电流, 钳位电压VC为30V以内，且符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护。 五、器件电气特性表 At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM   -0.5   22 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA from VDD/IO to GND 24.6 25.6 26.6 V Reverse Leakage Current IR VRWM=22V from VDD/IO to GND   0.5 60 nA Forward Voltage VF IT=1mA from GND to VDD/IO 0.25 0.5 0.7 V Forward Clamp Voltage VFC IPP=10A; tp=8/20μs 1 2.7 5 V Clamping Voltage VC IPP=10A; tp=8/20us   25.6 26.1 V IPP=20A; tp=8/20us   26 26.5 V IPP=40A; tp=8/20us   26.4 26.9 V IPP=70A; tp=8/20us   27.6 28.1 V Dynamic Resistance RDYN tp=8/20us   35   mΩ Junction Capacitance CJ VR=22V; f=1MHz T=25℃   115   pF 表1 ESTVS2200DRVR电气特性表   六、总结与结论        TPS65987DDK作为常用的PD控制芯片，浪涌防护十分关键。静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： USB PD 3.0控制器TPS65994AD浪涌防护方案

           本文主要是针对USB PD 3.0控制器TPSTPS65994AD的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。 一、TPS65994AD介绍        TPS65994AD是一款高度集成的独立式双端口USB Type-C和电力输送 (PD)控制器，针对PC和笔记本电脑应用进行了优化。TPS65994AD集成了完全管理的电源路径与强大的保护功能，可提供完整的USB-C PD解决方案。TPS65994AD Intel和AMD的PC和笔记本电脑终端设备参考设计使用了此器件，确保PD控制器在这类设计中提供适当的系统级交互，此功能显著降低系统设计的复杂性。 二、USB-PD介绍        USB-PD 是一种基于 USB Type-C 标准构建的先进快速充电技术，它基于充电规范运行，以最大限度地提高传输到连接设备的功率。USB-PD 规范定义了设备如何利用 USB Type-C 连接器供电，以及如何在供电过程中识别和管理这些设备。USB-PD 的一个关键特性是，它可以使设备能够在精确传输或接收电源之前通过 USB Type-C 连接器上的专用通信通道进行通信。这可以让设备仅获得所需的功率，防止过度充电或充电不足的问题。        由USB实施者论坛（USB-IF）设计的USB供电（USB-PD）规范已经发展了四个版本，逐步增强了供电能力和灵活性。最初的USB-PD 1.0仅提供固定功率配置：10W（5V，2A）、18W（12V，1.5A）、36W（12V，3A）、60W（20V，3A）和100W（20V，5A）。USB-PD 2.0为标准功率范围（SPR）引入了四个固定电压电平（5V、9V、15V、20V），具有3A或5A的灵活电流选项。这种组合实现了更多通用的充电选项，功率范围从0.5W到100W不等。USB-PD 3.0进一步扩展了USB-PD 2.0的功能，提供额外的设备信息，如电源状态、电池电量和系统通知。 三、TDS器件介绍         TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。         在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下： 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。 TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。 TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。 TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。 TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。 四、应用方案   图1 应用方案        上图介绍了使用PD 3.0控制器TPS65994AD的部分参考设计。USB PD 3.1可以提供高达 100W 的功率,VBUS上的最大电压可以达到20V（20V&5A）。如果总线上的电压增加超过其设计参数，USB PD控制器可能会损坏。因此设计人员经常选择使用具有高于标定峰值脉冲电流(IPP)额定值的TVS二极管器件保护总线，VBUS 引脚的安全性就需要使用工作电压高于 20V 的防护器件来保护 VBUS 引脚，以保持钳位电压低于PD控制器损坏阈值。         ESTVS2200DRVR是湖南静芯开发的平缓浪涌抑制器(TDS)，可用于保护工作电压为 20V、22V、24V 的系统，具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。ESTVS2200DRVR 器件为 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装，工作电压最大可达 24V，可在 ESD 和浪涌事件发生时保护 USB-PD 控制器。它具有25.6V 的触发电压和 70A(tp=8/20μs)的峰值脉冲电流, 钳位电压VC为30V以内，且符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护。 五、器件电气特性表 At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM   -0.5   22 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA from VDD/IO to GND 24.6 25.6 26.6 V Reverse Leakage Current IR VRWM=22V from VDD/IO to GND   0.5 60 nA Forward Voltage VF IT=1mA from GND to VDD/IO 0.25 0.5 0.7 V Forward Clamp Voltage VFC IPP=10A; tp=8/20μs 1 2.7 5 V Clamping Voltage VC IPP=10A; tp=8/20us   25.6 26.1 V IPP=20A; tp=8/20us   26 26.5 V IPP=40A; tp=8/20us   26.4 26.9 V IPP=70A; tp=8/20us   27.6 28.1 V Dynamic Resistance RDYN tp=8/20us   35   mΩ Junction Capacitance CJ VR=22V; f=1MHz T=25℃   115   pF 表1 ESTVS2200DRVR电气特性表   六、总结与结论 TPS65994AD作为常用的PD控制芯片，浪涌防护十分关键。静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： USB PD 3.0控制器TPS65994AE浪涌防护方案

           本文主要是针对USB PD 3.0控制器TPSTPS65994AE的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。   一、TPS65994AE介绍         TPS65994AE是一款独立的USB Type-C和电力输送 (PD)控制器，可为两个USB Type-C连接器提供电缆插拔和方向检测功能。在连接电缆时，TPS65994AE根据USB Type-C规范执行电缆检测。该器件还会使用USB PD协议在CC线路上进行通信。在线缆检测和USB PD 协商完成后，TPS65994AE会启用合适的电源路径并为外部多路复用器配置交替模式设置。   二、USB-PD介绍        USB-PD 是一种基于 USB Type-C 标准构建的先进快速充电技术，它基于充电规范运行，以最大限度地提高传输到连接设备的功率。USB-PD 规范定义了设备如何利用 USB Type-C 连接器供电，以及如何在供电过程中识别和管理这些设备。USB-PD 的一个关键特性是，它可以使设备能够在精确传输或接收电源之前通过 USB Type-C 连接器上的专用通信通道进行通信。这可以让设备仅获得所需的功率，防止过度充电或充电不足的问题。        由USB实施者论坛（USB-IF）设计的USB供电（USB-PD）规范已经发展了四个版本，逐步增强了供电能力和灵活性。最初的USB-PD 1.0仅提供固定功率配置：10W（5V，2A）、18W（12V，1.5A）、36W（12V，3A）、60W（20V，3A）和100W（20V，5A）。USB-PD 2.0为标准功率范围（SPR）引入了四个固定电压电平（5V、9V、15V、20V），具有3A或5A的灵活电流选项。这种组合实现了更多通用的充电选项，功率范围从0.5W到100W不等。USB-PD 3.0进一步扩展了USB-PD 2.0的功能，提供额外的设备信息，如电源状态、电池电量和系统通知。   三、TDS器件介绍        TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。        在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下： 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。 TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。 TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。 TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。 TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。   四、应用方案   图1 应用方案         上图介绍了使用PD 3.0控制器TPS65994AE的部分参考设计。USB PD 3.0可以提供高达 100W 的功率,VBUS上的最大电压可以达到20V（20V&5A）。如果总线上的电压增加超过其设计参数，USB PD控制器可能会损坏。因此设计人员经常选择使用具有高于标定峰值脉冲电流(IPP)额定值的TVS二极管器件保护总线，VBUS引脚的安全性就需要使用工作电压高于 20V 的防护器件来保护 VBUS 引脚，以保持钳位电压低于PD控制器损坏阈值。         ESTVS2200DRVR是湖南静芯开发的平缓浪涌抑制器(TDS)，可用于保护工作电压为 20V、22V、24V 的系统，具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。ESTVS2200DRVR 器件为 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装，工作电压最大可达 24V，可在 ESD 和浪涌事件发生时保护 USB-PD 控制器。它具有25.6V 的触发电压和 70A(tp=8/20μs)的峰值脉冲电流, 钳位电压VC为30V以内，且符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护。   五、器件电气特性表 At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM   -0.5   22 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA from VDD/IO to GND 24.6 25.6 26.6 V Reverse Leakage Current IR VRWM=22V from VDD/IO to GND   0.5 60 nA Forward Voltage VF IT=1mA from GND to VDD/IO 0.25 0.5 0.7 V Forward Clamp Voltage VFC IPP=10A; tp=8/20μs 1 2.7 5 V Clamping Voltage VC IPP=10A; tp=8/20us   25.6 26.1 V IPP=20A; tp=8/20us   26 26.5 V IPP=40A; tp=8/20us   26.4 26.9 V IPP=70A; tp=8/20us   27.6 28.1 V Dynamic Resistance RDYN tp=8/20us   35   mΩ Junction Capacitance CJ VR=22V; f=1MHz T=25℃   115   pF 表1 ESTVS2200DRVR电气特性表   六、总结与结论         TPS65994AE作为常用的PD控制芯片，浪涌防护十分关键。静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 2025-04-08

  • 发表了主题帖： USB PD 3.0控制器TPS65987DDJ浪涌防护方案

           本文主要是针对USB PD 3.0控制器TPS65987DDJ的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。   一、TPS65987DDJ介绍        TPS65987DDJ 是一款为扩展坞或监视器优化的单端口高度集成独立USB Type-C和功率传输 (PD) 控制器。TPS65987DDJ集成了完全管理的电源路径与强大的保护功能，可提供完整的USB-C PD解决方案。Intel的TBT3终端设备参考设计使用了此器件，确保PD控制器在这类设计中提供适当的系统级交互,此功能显著降低系统设计的复杂性。   二、USB-PD介绍        USB-PD 是一种基于 USB Type-C 标准构建的先进快速充电技术，它基于充电规范运行，以最大限度地提高传输到连接设备的功率。USB-PD 规范定义了设备如何利用 USB Type-C 连接器供电，以及如何在供电过程中识别和管理这些设备。USB-PD 的一个关键特性是，它可以使设备能够在精确传输或接收电源之前通过 USB Type-C 连接器上的专用通信通道进行通信。这可以让设备仅获得所需的功率，防止过度充电或充电不足的问题。        由USB实施者论坛（USB-IF）设计的USB供电（USB-PD）规范已经发展了四个版本，逐步增强了供电能力和灵活性。最初的USB-PD 1.0仅提供固定功率配置：10W（5V，2A）、18W（12V，1.5A）、36W（12V，3A）、60W（20V，3A）和100W（20V，5A）。USB-PD 2.0为标准功率范围（SPR）引入了四个固定电压电平（5V、9V、15V、20V），具有3A或5A的灵活电流选项。这种组合实现了更多通用的充电选项，功率范围从0.5W到100W不等。USB-PD 3.0进一步扩展了USB-PD 2.0的功能，提供额外的设备信息，如电源状态、电池电量和系统通知。   三、TDS器件介绍         TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。         在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下： 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。 TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。 TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。 TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。 TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。   四、应用方案   图1 应用方案        上图介绍了使用PD 3.0控制器TPS65987DDJ的部分参考设计。USB PD 3.0可以提供高达 100W 的功率,VBUS上的最大电压可以达到20V（20V&5A）。如果总线上的电压增加超过其设计参数，USB PD控制器可能会损坏。因此设计人员经常选择使用具有高于标定峰值脉冲电流(IPP)额定值的TVS二极管器件保护总线，VBUS引脚的安全性就需要使用工作电压高于 20V 的防护器件来保护 VBUS 引脚，以保持钳位电压低于PD控制器损坏阈值。        ESTVS2200DRVR是湖南静芯开发的平缓浪涌抑制器(TDS)，可用于保护工作电压为 20V、22V、24V 的系统，具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。ESTVS2200DRVR 器件为 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装，工作电压最大可达24V，可在 ESD 和浪涌事件发生时保护 USB-PD 控制器。它具有25.6V 的触发电压和 70A(tp=8/20μs)的峰值脉冲电流, 钳位电压VC为30V以内，且符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护。   五、器件电气特性表 At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM   -0.5   22 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA from VDD/IO to GND 24.6 25.6 26.6 V Reverse Leakage Current IR VRWM=22V from VDD/IO to GND   0.5 60 nA Forward Voltage VF IT=1mA from GND to VDD/IO 0.25 0.5 0.7 V Forward Clamp Voltage VFC IPP=10A; tp=8/20μs 1 2.7 5 V Clamping Voltage VC IPP=10A; tp=8/20us   25.6 26.1 V IPP=20A; tp=8/20us   26 26.5 V IPP=40A; tp=8/20us   26.4 26.9 V IPP=70A; tp=8/20us   27.6 28.1 V Dynamic Resistance RDYN tp=8/20us   35   mΩ Junction Capacitance CJ VR=22V; f=1MHz T=25℃   115   pF 表1 ESTVS2200DRVR电气特性表   六、总结与结论        TPS65987DDJ作为常用的PD控制芯片，浪涌防护十分关键。静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： 低功耗电压检测芯片TPS3803浪涌防护方案

           本文主要是针对低功耗电压检测芯片TPS3803的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。   一、TPS3803介绍        TPS3803系列器件可为电路提供初始化和时序监控，主要用于 DSP 和基于处理器的系统。TPS3803G15设备有一个由内部分压器设置的固定检测阈值VIT，TPS3803−01 具有可调节的 SENSE 输入，可以由两个外部电阻器配置。如果两个电压中的任何一个电压降至VIT以下，则置位RESET。上电期间，当电源电压 VDD 高于 0.8 V 时，RESET 被置位。此后，监控电路将监控 VDD或SENSE并保持RESET有效，只要保证VDD或SENSE保持在阈值电压VIT以下。一旦VDD或SENSE上升到阈值电压VIT以上，RESET 就会再次置低。该产品系列专为 1.5V、3.3 V 和可调电源电压而设计，采用5引脚SC-70封装，额定工作温度范围为−40°C 至+85°C。   二、TDS器件介绍         TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。        在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下： 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。 TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。 TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。 TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。 TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。   三、应用方案   图1 应用方案        上图部分详细介绍了使用电压检测器或比较器设计二进制或数字输入模块的替代方法。这可用干互锁应用或电池监控。SENSE作为可调式感应输入端，使用工作电压为33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR来防止过电压和瞬态。        ESTVS3300DRVR是湖南静芯新推出的TDS平缓浪涌抑制器，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装。ESTVS3300DRVR通常用于保护工作电压为28V、33V、36V的系统。触发电压为38.7V，额定瞬态峰值脉冲电流可达50A(tp=8/20μs)，钳位电压VC为40V以内。 四、器件电气特性表 At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM   -0.5 33 36 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA from VDD/IO to GND 38 38.7 39.4 V Reverse Leakage Current IR VRWM=33V from VDD/IO to GND   0.5 100 nA Forward Voltage VF IT=1mA from GND to VDD/IO   0.517   V Clamping Voltage VC IPP=24A; tp=8/20us   38.2 38.7 V IPP=35A; tp=8/20us   38.2 38.7 V IPP=50A; tp=8/20us   38.6 39.1 V Dynamic Resistance RDYN tp=8/20us     30 mΩ Junction Capacitance CJ VR=25V; f=1MHz T=25℃   113   pF 表1 ESTVS3300DRVR电气特性表 五、总结与结论        TPS3803作为常用的电压检测芯片，浪涌防护十分关键。静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： USB PD 3.0控制器TPS25750浪涌防护方案

           本文主要是针对USB PD 3.0控制器TPS25750的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。   一、TPS25750介绍        TPS25750是一款高度集成的独立式USB Type-C和电力输送 (PD)控制器，针对支持 USB-C PD电源的应用进行了优化。TPS25750集成了完全管理的电源路径与强大的保护功能，可提供完整的USB-C PD解决方案。TPS25750还集成了对外部电池充电器IC的控制功能，可提高易用性并缩短产品上市时间。基于网络的直观GUI将使用清晰的方框图和简单的多选题，通过一些简单问题了解用户的应用需求。最后，GUI将为用户的应用创建配置映像，从而显著降低竞争性USB PD解决方案相关的复杂性。   二、USB-PD介绍        USB-PD 是一种基于 USB Type-C 标准构建的先进快速充电技术，它基于充电规范运行，以最大限度地提高传输到连接设备的功率。USB-PD 规范定义了设备如何利用 USB Type-C 连接器供电，以及如何在供电过程中识别和管理这些设备。USB-PD 的一个关键特性是，它可以使设备能够在精确传输或接收电源之前通过 USB Type-C 连接器上的专用通信通道进行通信。这可以让设备仅获得所需的功率，防止过度充电或充电不足的问题。        由USB实施者论坛（USB-IF）设计的USB供电（USB-PD）规范已经发展了四个版本，逐步增强了供电能力和灵活性。最初的USB-PD 1.0仅提供固定功率配置：10W（5V，2A）、18W（12V，1.5A）、36W（12V，3A）、60W（20V，3A）和100W（20V，5A）。USB-PD 2.0为标准功率范围（SPR）引入了四个固定电压电平（5V、9V、15V、20V），具有3A或5A的灵活电流选项。这种组合实现了更多通用的充电选项，功率范围从0.5W到100W不等。USB-PD 3.0进一步扩展了USB-PD 2.0的功能，提供额外的设备信息，如电源状态、电池电量和系统通知。   三、TDS器件介绍        TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。        在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下： 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。 TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。 TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。 TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。 TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。   四、应用方案   图1 应用方案        上图介绍了使用PD 3.0控制器TPS25750的部分参考设计。USB PD 3.0可以提供高达 100W 的功率,VBUS上的最大电压可以达到20V（20V&5A）。如果总线上的电压增加超过其设计参数，USB PD控制器可能会损坏。因此设计人员经常选择使用具有高于标定峰值脉冲电流(IPP)额定值的TVS二极管器件保护总线，VBUS引脚的安全性就需要使用工作电压高于 20V 的防护器件来保护 VBUS 引脚，以保持钳位电压低于PD控制器损坏阈值。        ESTVS2200DRVR是湖南静芯开发的平缓浪涌抑制器(TDS)，可用于保护工作电压为 20V、22V、24V 的系统，具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。ESTVS2200DRVR 器件为 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装，工作电压最大可达 24V，可在 ESD 和浪涌事件发生时保护 USB-PD 控制器。它具有25.6V 的触发电压和 70A(tp=8/20μs)的峰值脉冲电流, 钳位电压VC为30V以内，且符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护。   五、器件电气特性表 At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM   -0.5   22 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA from VDD/IO to GND 24.6 25.6 26.6 V Reverse Leakage Current IR VRWM=22V from VDD/IO to GND   0.5 60 nA Forward Voltage VF IT=1mA from GND to VDD/IO 0.25 0.5 0.7 V Forward Clamp Voltage VFC IPP=10A; tp=8/20μs 1 2.7 5 V Clamping Voltage VC IPP=10A; tp=8/20us   25.6 26.1 V IPP=20A; tp=8/20us   26 26.5 V IPP=40A; tp=8/20us   26.4 26.9 V IPP=70A; tp=8/20us   27.6 28.1 V Dynamic Resistance RDYN tp=8/20us   35   mΩ Junction Capacitance CJ VR=22V; f=1MHz T=25℃   115   pF 表1 ESTVS2200DRVR电气特性表   六、总结与结论         TPS25750作为常用的PD控制芯片，浪涌防护十分关键。静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 2025-04-01

  • 发表了主题帖： 隔离式数字输入接收器ISO1212浪涌防护方案

           本文主要是针对隔离式数字输入接收器ISO1212的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。   一、ISO1212介绍        ISO1212器件是隔离式24V至60V数字输入接收器，符合IEC61131-2 1类、2类和3类特性标准。此器件可以在可编程逻辑控制器(PLC)、电机控制、电网基础设施和其他工业应用中实现9V至300V直流和交流数字输入模块。不同于具有分立式、不精确电流限制电路的传统光耦合器解决方案，ISO1212器件提供具有精确电流限制的简单低功耗解决方案，可实现紧凑型和高密度I/O模块的设计。这些器件不需要现场侧电源，可配置为拉电流或灌电流输入。   二、TDS器件介绍        TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。 在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下： 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。 TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。 TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。 TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。 TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。       三、应用方案   图1 应用方案        上图部分详细介绍了使用数字输入接收器ISO1212设计电压等级为24-V或48-V的二进制输入。这是一个带集成电源的隔离数字输入接收器，简化了整个系统设计。24-V输入端使用由两个工作电压为33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR反向串联形成的双向瞬态抑制器来防止过电压和瞬态；48-V输入端由两个工作电压为55V的浪涌抑制器反向串联形成的双向瞬态抑制器来防止过电压和瞬态,工作电压为55V的器件是由一个工作电压33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR和一个工作电压22V的浪涌抑制器ESTVS2200DRVR正向串联而成。        ESTVS2200DRVR和ESTVS3300DRVR是湖南静芯新推出的TDS平缓浪涌抑制器，均符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装。其中ESTVS2200DRVR通常用于保护工作电压为20V、22V、24V的系统，器件的触发电压典型值为25.6V，额定瞬态峰值脉冲电流可达70A(tp=8/20μs)，钳位电压VC为30V以内；ESTVS3300DRVR通常用于保护工作电压为28V、33V、36V的系统。触发电压为38.7V，额定瞬态峰值脉冲电流可达50A(tp=8/20μs)，钳位电压VC为40V以内。   四、器件电气特性表 At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM   -0.5   22 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA from VDD/IO to GND 24.6 25.6 26.6 V Reverse Leakage Current IR VRWM=22V from VDD/IO to GND   0.5 60 nA Forward Voltage VF IT=1mA from GND to VDD/IO 0.25 0.5 0.7 V Forward Clamp Voltage VFC IPP=10A; tp=8/20μs 1 2.7 5 V Clamping Voltage VC IPP=10A; tp=8/20us   25.6 26.1 V IPP=20A; tp=8/20us   26 26.5 V IPP=40A; tp=8/20us   26.4 26.9 V IPP=70A; tp=8/20us   27.6 28.1 V Dynamic Resistance RDYN tp=8/20us   35   mΩ Junction Capacitance CJ VR=22V; f=1MHz T=25℃   115   pF 表1 ESTVS2200DRVR电气特性表   Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM   -0.5 33 36 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA from VDD/IO to GND 38 38.7 39.4 V Reverse Leakage Current IR VRWM=33V from VDD/IO to GND   0.5 100 nA Forward Voltage VF IT=1mA from GND to VDD/IO   0.517   V Clamping Voltage VC IPP=24A; tp=8/20us   38.2 38.7 V IPP=35A; tp=8/20us   38.2 38.7 V IPP=50A; tp=8/20us   38.6 39.1 V Dynamic Resistance RDYN tp=8/20us     30 mΩ Junction Capacitance CJ VR=25V; f=1MHz T=25℃   113   pF 表2 ESTVS3300DRVR电气特性表 五、总结与结论        ISO1212作为常用的数字输入接收器，浪涌防护十分关键。静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： 电流环路变送器XTR11x浪涌防护方案

           本文主要是针对电流环路变送器XTR11x的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发的TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。 一、XTR11x介绍        XTR115 和 XTR116 (XTR11x) 是精密电流输出转换器，设计用于通过业界通用电流环路传输模拟 4mA 至 20mA 信号。器件能提供精确的电流调节和输出电流限制功能。 片上稳压器 (5V) 可用于为外部电路供电。精密片上 VREF（XTR115 为 2.5V，XTR116 为 4.096V）可用于激励传感器或使其偏移。电流回路引脚 (IRET) 可检测外部电路中使用的任何电流，以精确控制输出电流。XTR11x是使用4mA至20mA电流传输的智能传感器的基本构建块。 二、TDS器件介绍        TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。 在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下： 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。 TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压， 可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。 TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。 TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。 TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。 三、应用方案   图1 应用方案        XTR11x的低顺从电压额定值 （7.5 V） 允许使用各种电压保护方法，而不会影响工作范围。图1显示了一个二极管电桥电路，即使电压连接线接反，该电路也允许正常工作。该桥在环路电源电压中会导致两个二极管压降（约 1.4 V）损耗。这种损耗导致顺从电压约为 9 V，对于大多数应用来说都是令人满意的。二极管可以与环路电源电压和 V 引脚串联插入，以防止环路电源电压损失仅为 0.7V 的反向输出连接线路。        与电流变送器的远程连接有时会受到电压浪涌的影响。最佳做法是将施加到 XTR11x 的最大浪涌电压限制在尽可能低的范围内。为此，使用工作电压为33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR将输入电压钳位至40V以下，以获得最佳保护。        ESTVS3300DRVR是湖南静芯新推出的TDS平缓浪涌抑制器，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，可在±30kV（空气）和±30kV（接触）下提供瞬变保护，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装，通常用于保护工作电压为28V、33V、36V的系统。触发电压为38.7V，额定瞬态峰值脉冲电流可达50A(tp=8/20μs)，钳位电压VC为40V以内。   四、器件电气特性表 At TA = 25℃ unless otherwise noted Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units Reverse Stand-off Voltage VRWM   -0.5 33 36 V Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA from VDD/IO to GND 38 38.7 39.4 V Reverse Leakage Current IR VRWM=33V from VDD/IO to GND   0.5 100 nA Forward Voltage VF IT=1mA from GND to VDD/IO   0.517   V Clamping Voltage VC IPP=24A; tp=8/20us   38.2 38.7 V IPP=35A; tp=8/20us   38.2 38.7 V IPP=50A; tp=8/20us   38.6 39.1 V Dynamic Resistance RDYN tp=8/20us     30 mΩ Junction Capacitance CJ VR=25V; f=1MHz T=25℃   113   pF 表1 ESTVS3300DRVR电气特性表 五、总结与结论        XTR11x作为常用的电流环路变送器，浪涌防护十分关键。静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 2025-03-17

  • 发表了主题帖： 瞬态分流抑制器（TDS）应用于高效系统保护

           瞬态电压抑制（TVS）二极管通常是浪涌保护的热门选择。尽管它们的成本低廉和应用简单等特点使其应用广泛，但其固有的缺点仍给系统设计带来了挑战。TVS二极管对温度变化极为敏感、较高的钳位电压以及较大的封装体积，通常需要对受保护电路进行过度设计，这无疑增加了系统浪涌防护方案的复杂度以及增加系统的设计成本。        湖南静芯半导体突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出瞬态浪涌分流抑制器（Transient Diverting Suppressors，简称TDS）产品系列，以防止系统中引入的瞬态浪涌事件。这种采用IC技术提供了一种稳健的浪涌解决方案，不再基于传统TVS二极管中PN结进行击穿和电流泄放，而是通过内置的浪涌额定场效应晶体管将浪涌电流转移至地，其相比于TVS管中的PN结具备更低的导通电阻。因此TDS提供精确、平缓且与温度无关的钳位电压，从而最大限度地减少受保护系统的残压。        TDS的封装体积比行业标准的SMA/SMB封装小90%，其电容更低，漏电流比传统的TVS解决方案低50%。        本文简要概述了浪涌保护标准，解释了瞬态浪涌转移技术，并通过示例说明该技术如何优化系统设计。 浪涌保护需求        随着工业设备设计越来越先进，对更强大、空间效率更高的电路保护需求有所增加。集成电路技术的发展将更多的功能集成在更小的半导体元件内，使得构建晶体管的尺寸缩小到纳米级别。        尽管这些集成电路为工业设备提供了比以往更多的效力，但较小的封装对工业环境中常见的瞬态应力的防护力较低。与消费电子设备不同，大多数工业系统必须符合国际标准以满足浪涌抗扰度，例如国际电工委员会IEC 61000-4-5浪涌保护和IEC 61000-4-2静电放电（ESD）保护。工业系统的产品需要在恶劣环境中运行，为了维持较长的使用寿命，可靠的浪涌保护解决方案是工业设备的必要条件。        多年来，行业在浪涌保护方面的主要选择是分立式TVS二极管（图1）。TVS二极管成本低廉，但其温度变化范围大和钳位效率低下可能导致整体系统成本和体积增加。为了克服这些缺点，同时确保系统的稳定性和可靠性，设计师通常使用耐高压的元件。这些元件成本更高，功耗更大，并占用更多的电路板空间。   图1 分立式TVS浪涌保护二极管的标准封装 浪涌抗扰度标准        工程师们设计的系统通过了IEC 61000-4-5，这是系统级冲击免疫的严格标准。本标准定义了浪涌免干扰测试的测试设置和程序。与IEC 61000-4-2标准所涵盖的ESD事件不同，浪涌事件（通常发生在电力系统切换瞬态或闪电放电场景中）具有更长的脉冲持续时间和更高的能量        IEC 61000-4-5标准根据设备安装的位置，规定了不同的级别或分类，如表1所示。例如，第1类用于部分受保护的环境，而第3类用于电缆并行运行的环境。浪涌电压水平以及来自浪涌冲击的等效阻抗（要求）决定了保护器件需要泄放的浪涌电流峰值。 表1 取决于电压等级和Req的最大峰值电流          为了提供一致的测试方法来测量浪涌稳定性，lEC 61000-4-5标准定义了组合波形发生器（CWG）来生成浪涌脉冲。图2显示了一个简化的CWG，它有一个为耦合电容（CC）充电的电源。在开关S1闭合时，CC通过由RS1、Rm、Lr和 RS2形成的脉冲成形网络放电。调整这些元件的值会产生一个波形，该波形符合lEC 61000-4-5标准在短路和开路条件下的波形。        根据表1，一个2Ω等效阻抗是CWG的固有源阻抗，它是低压电源阻抗的一个很好的模型。一个12Ω等效阻抗（2Ω来自CWG源，10Ω来自耦合网络）模拟电源和地面网络的阻抗，并在电源和地面之间发生浪涌时使用。一个42Ω等效阻抗（来自CWG源的2Ω和来自耦合网络的40Ω）模拟了所有其他线路和地面之间的阻抗。数据或信号线使用此阻抗电平。   图2 CWG的简化电路图   图3 在CWG的输出处的短路电流的波形        IEC 61000-4-5标准定义了浪涌脉冲，这些脉冲基于CWG放电到短路时的波形。短路波形具有8μs的前沿时间（类似于上升时间）和20μs的脉冲半值时间，如图3所示。 基于传统TVS二极管的浪涌防护方案        传统TVS二极管作为浪涌钳位器件具有广泛应用。如图4所示的正象限I-V特性曲线中，反向工作电压（VRWM，亦称隔离电压）表征了TVS对受保护电路无明显影响的电压阈值（除寄生电容和漏电流等因素外）。在系统设计中，VRWM的选取需满足不低于系统工作电压上限的要求，否则当工作电压超过VRWM时，TVS二极管将进入导通状态并产生显著漏电流。        击穿电压（VBR）定义了TVS二极管开始主动导电以限制瞬态事件的反向电压。当更多电流流过二极管时，二极管两端的电压将根据其动态电阻（RDYN）而上升。在瞬态事件期间，数安培范围内的电流被迫流过保护器件。通过RDYN的瞬态电流将导致TVS二极管上的电压降逐渐上升。在额定浪涌电流（IPP）下，TVS二极管两端的电压降被定义为TVS的钳位电压（VCLAMP）。对于传统的TVS二极管，RDYN是固定的，而VCLAMP直接取决于电流水平（图5）。在指定的瞬态浪涌电流水平下，VCLAMP必须足够低，以保护所有下游组件。   图4 TVS二极管的关断、击穿和钳位电压   图5 传统TVS的电气模型        硅的物理特性、二极管的结面积和二极管的结温限制了TVS二极管的RDYN。即使在非常大的二极管面积下，8/20μs浪涌RDYN也可能达到数百毫欧姆。因此，TVS二极管通常具有相对于其VRWM高的VCLAMP，设计人员必须采取额外措施来设计一个稳定且可靠的系统。       为了防止在浪涌事件中系统发生故障，一种方法是对下游电路进行对应设计，使用能够承受高浪涌钳位电压的器件。尽管这可以产生一个稳定的系统，但会导致更高的系统成本、更高的功耗以及集成电路占用面积的增加。       第二种方法是选择具有更低RDYN的TVS二极管，但这会导致选择困难，例如更高的输入/输出(I/O)电容、更高的I/O泄漏和更大的TVS封装尺寸。或者是采用多颗TVS二极管进行并联处理，从而降低器件的导通电阻和钳位电压。但是这增加了PCB板的面积以及增加防护方案的成本。 湖南静芯的浪涌控制技术       湖南静芯突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出TDS产品系列来帮助设计人员消除使用传统TVS二极管设计时所面临的挑战。图6是TDS的功能框图，其集成了电压感应电路、栅极驱动电路和额定浪涌场效应晶体管（FET）。电压感应电路确定钳位的触发电压（VBR）。当受保护端口的输入电压低于触发电压时，栅极驱动器和额定浪涌晶体管FET关闭，电路中没有有功电流流动。一旦输入电压（VIN）高于触发电压，栅极驱动器会被激活从而将内置的FET开启，以泄放此时VDD/IO引脚的电流，钳位VDD/IO引脚的电压持续上升。栅极驱动电路的设计使得调节回路能够保持VDD/IO引脚的VCLAMP非常接近VBR。由于内置的FET具有极低的导通电阻，即使更多的瞬态浪涌电流从受保护引脚流过器件时，VCLAMP依旧保持平缓。     图6 TDS功能框图        更详细地查看浪涌钳位的功能，VDD/IO引脚上的小电压变化（ΔVIN）通过电压感应电路和栅极驱动电路导致NG节点上的电压变化（ΔVNG）。       公式1定义了增益（AG）：                              (1)       公式2定义了IN引脚的增益：                         (2)       其中  是功率FET的增益，这是一个很高的值，因为主功率FET的尺寸很大。       由于AG和gm的值较高，因此总体增益AG非常高，VDD/IO引脚上的ΔVIN在触发后会导致较大的电流变化(ΔIIN)。通过这种方式，反馈机制将浪涌钳位器件的动态电阻控制在非常低的值，以此控制TDS的钳位电压约等于击穿电压。TDS的特性使其能够提供一种瞬态浪涌保护解决方案，具有相较于传统TVS二极管的独特优势。 TDS与传统TVS二极管：关键参数对比        TDS是传统分立式TVS二极管的替代品，具有多种优势。 导通电阻RDYN和钳位电压        导通电阻RDYN定义为器件触发后I-V曲线的斜率，其直接决定了器件钳位电压的幅值。RDYN越大，器件在额定浪涌电流范围内钳位电压上升越大。RDYN越小，器件在额定浪涌电流范围内钳位电压基本保持恒定。图7和图8比较了TDS与传统TVS二极管的RDYN和钳位电压。如前一节所述，由于TDS中的AG和gm的值非常大，公式3显示的RDYN可以接近零：                        (3)        接近零的RDYN在浪涌事件的持续时间内提供精确、平缓的钳位电压。此外，TDS与TVS二极管不同，TDS采用IC技术来实现浪涌防护，不再依赖PN结来实现击穿和浪涌电流泄放，因此其实现的闭环调节可以保证TDS在不同温度下的额定功率和钳位电压的稳定性，并且能够进行工艺补偿。   图7 TDS与传统TVS二极管的直流IIN-VIN曲线   图8 TDS与传统TVS 8/20µs波形图   温度特性        由于TDS内置温度补偿，因此TDS的触发电压、钳位电压以及漏电流在整个工作温度范围内都具有强的稳定性。在浪涌事件中，TVS器件通过内部的PN结击穿并且泄放电流，导致其自身耗散功率高，温度上升，钳位电压上升，泄放能力下降。但是，TDS是通过内置额定场效应晶体管将浪涌电流转移至地，并且导通电阻低，自身耗散功率低，器件自身温度上升慢。        根据图9所示的钳位电压与温度的关系可以看出，传统的TVS二极管的钳位电压随温度上升而增加，对温度变化极为敏感，这严重限制了TVS二极管在高温等复杂环境下的应用。在笔记本电脑、USB-PD接口等应用领域中，设备长时间工作，温度上升是必然的。这必定会导致TVS二极管的钳位和泄放能力产生较大变化，存在安全隐患。TDS的钳位电压在-40℃~125℃的工作温度范围内保持平缓。该优异特性有效保护USB-PD、传感器等设备在恶劣环境中长时间工作。   图9 不同温度下的钳位电压 漏电        由于TDS采用内置额定浪涌场效应晶体管泄放瞬态浪涌电流，其漏电流为皮安（pA）量级。相比于传统TVS二极管中PN结的微安（uA）级反向漏电流明显降低。当漏电流流过输入保护电阻、采样电阻或源阻抗时会产生显著的误差，尤其是对前端传感器信号读出电路的精度将产生严重误差。图10比较了传统TVS二极管相对于TDS系列的VRWM与最大漏电流。湖南静芯推出的TDS由于工艺变化小、稳定性高，因此可以在全工作电压以及全温度范围内保证低漏电，而传统TVS二极管难以保证漏电流小于1µA。在高温下，传统TVS二极管的漏电流甚至接近1mA，这会显著影响信号完整性并导致低功率系统的效率降低。   图10 TDS系列与传统TVS二极管的最大漏电流 vs. VRWM 功率与温度降额        传统TVS二极管虽被设计成可以在广泛的温度范围内工作，但高温环境下或者TVS二极管自身热损耗上升情况下，仍需要考虑浪涌事件期间是否会超过TVS二极管的最大额定功率，避免器件产生热损坏。   图11 TDS与传统TVS的温度降额曲线        图11显示了ESTVS3300DRVR和SMAJ33A在环境温度范围内8/20μs PPP的降额曲线，传统TVS二极管额定耗散功率随着环境温度的升高而急剧降低，其对温度变化非常敏感，这对于后端系统防护存在重大安全隐患。在TDS系列中，钳位电压的闭环调节可以保证器件在不同温度下的额定功率的稳定性。这意味着与传统TVS二极管相比，温度的降额非常小，从而有效保证整体系统的可靠性。综上所述，在防护系统设计时一定要考虑器件额定功率与温度的关系，以避免系统在不同温度下工作时造成损坏。 可靠性        任何新型浪涌防护技术替代传统TVS浪涌保护方案时，一个重点关注的点是器件的可靠性。由于瞬态浪涌能量在短时间聚集流过器件，并且经历多次冲击保护器件必定会使得器件自身过热，从而可能会导致器件的击穿特性、钳位电压和导通电阻等特性产生变化，甚至会导致器件的热击穿。为了测试这种情况，对ESTVS3300DRVR进行了4,000次重复的30A 8/20μs浪涌脉冲测试，脉冲之间间隔小于15秒，环境温度为125℃。图12显示了每4,000个脉冲后的VCLAMP、IPP和漏电情况。最终的测试结果表明，TDS即使在完整的耐久性测试后，VCLAMP和漏电流也没有任何偏移。   图12 ESTVS3300DRVR 8/20μs脉冲4000次 电容        为了防止不必要的信号失真，保护方案应尽可能对被受保护系统不产生任何影响。但是，TVS二极管或者保护电路一定都具有影响系统性能的固有电容，因此电容越低，保护方案对信号完整性产生负面影响的可能性就越小。图13显示了TDS系列与TVS器件在不同工作电压下的电容值。分立式TVS二极管在较低工作电压下可能会引入显著的电容。而TDS引入的电容显著低于传统TVS二极管。低电容有助于减少信号衰减和失真，从而保证数据传输的完整性和一致性。   图13 TDS与传统TVS二极管的电容对比图 封装尺寸和热管理        由于TDS的钳位效率高，在浪涌事件中，与传统TVS二极管解决方案相比，TDS自身耗散的功率远低于传统TVS器件，自身发热更低。考虑一个30A 8/20μs的浪涌脉冲，使用 ESTVS3300DRVR器件，峰值脉冲功率（PPP）为38V*30A=1140W；对于一个类似的TVS二极管，在小外形二极管SOD-123封装中，PPP为54V*30A=1620W，相比于TDS增加了40%。考虑到这一点，从图14中可以看出，TDS的2mm×2mm×0.68mm 6引脚封装比传统TVS二极管的SOD-123封装缩小60%，有效降低PCB面积，并且兼顾防护性能。   图14 封装尺寸对比        考虑到TDS具有较低的耗散功耗，因此TDS可以放置在更小的封装中。但TDS是如何实现约60%的减少呢？首先TDS放置在紧凑的封装中来实现这一点，这样可以降低器件面积而不影响热性能。为了更好地理解为什么封装不会损害TDS的性能（以及封装在浪涌钳位器件中的一般作用），让我们引入材料的热扩散长度（Lθ）概念。Lθ描述了热能在材料中传播的距离，如等式（4）所示。                          (4)        其中,Dθ≈0.5cm²/s（对于硅）。        在8/20us IEC 61000-4-5事件中，热扩散长度约为32um。由于32um远小于典型硅芯片的厚度（约120um-280um，见图15），因此来自8/20μs浪涌脉冲的所有热能都已经在硅芯片内部消散，热能并不会传导到封装。此时，封装尺寸和热特性与非重复性8/20us浪涌事件中的功率耗散无关。综上，TDS可以放置在紧凑型封装中，以此来降低面积。   图15 带有铜散热片的封装芯片插图        在10/1000µs浪涌事件期间，热扩散长度约为224µm，接近典型硅芯片的厚度。对于10/1000µs浪涌事件，热量可以开始达到硅与封装的边界，封装的热阻开始在浪涌性能中发挥作用。 设计示例1–40V与60V系统设计        作为TDS如何改善系统设计的示例，让我们看看在通用工业系统中由于传统TVS二极管较差的钳位性能所面临的设计困难。假设该系统需要支持33V的正常工作电压。为了使用标准TVS二极管保护该系统，设计者必须选择一个在整个温度范围内VRWM大于33V的器件，以考虑温度变化情况。许多传统TVS二极管仅在25℃时规范VBR、漏电流以及钳位电压。但是随着温度升高，传统TVS二极管的击穿电压会明显升高，漏电流也会增加，钳位电压升高，这会使保护方案设计变得更加困难，因为VBR通常在-40℃时最低。为了在-40℃支持33V，您需要选择一个VBR接近39V的TVS。典型的SMF系列TVS在IPP=30A时的浪涌VCLAMP约为55V。浪涌保护二极管下游的组件必须额定高于VCLAMP(>55V)，以避免在浪涌事件期间造成任何损坏，从而增加系统成本和复杂性。如果仅仅考虑25℃时的器件特性，这对于整个系统的浪涌防护将会存在极大的安全隐患。        现在考虑ESTVS3300DRVR应用于相同的33V系统设计。当IPP=30A时，ESTVS3300DRVR会将受保护的总线钳制到39V。钳位电压的闭环调节确保在整个浪涌泄放过程中和温度下的电压变化最小。设计者将受保护的组件设计为较低的电压容差，这意味着器件的变化更小，组件尺寸更小，相应的系统成本更低。因此在防护方案设计时不应该过多强调防护器件本身的成本，更要考虑整体系统的成本以及可靠性。 设计示例2–4-20mA工业网络中的节点         第二个示例是一个应用程序，位于4-20mA回路工业网络中。工厂自动化终端或发射器节点需要保护多个下游组件，包括多路复用器、模数转换器（ADC）、4-20mA收发器和LDO稳压器。不幸的是，大多数集成电路的资料通常不提供瞬态电压抗扰度等级，这使得选择合适的组件以稳定地保护您的系统变得具有挑战性。为了理解TDS在系统保护中的技术优势，根据4-20mA电流环路发射器参考设计，比较传统分立TVS二极管的浪涌保护实施与使用TDS的实施。     图16 4-20mA电流回路变压器示意图        图16是参考设计的原理图，目前使用SM6T39CA进行浪涌保护。在这个传统TVS二极管的输出端有额外的二极管和一个BJT，以保护LDO免受更高电压的影响。TVS下游受保护的部件包括LDO（TPS7A1601-U1）、由4-20mA控制的BJT、数模转换器（DAC）、反向极性保护中的二极管和输入电容器（C3）。这些器件中的每一个的耐压值都必须高于浪涌保护TVS二极管的最大钳位电压，以防止系统损坏。对于IPP=35A 8/20μs浪涌事件，SM6T39CA预计将在50V左右钳位。在同一应用中，ESTVS3300DRVR将在39V钳位，并且可以实现更小更便宜的系统解决方案，并且完全保证了系统在整个工作温度范围内的可靠性。 结论        湖南静芯TDS系列为设计人员提供了优化系统电压、尺寸和成本的新选择。该技术能够转移瞬态浪涌电流，同时提供精确、平缓且不受温度影响的钳位电压，从而最大限度地减少受保护系统的残余电压。这使得受保护的下游组件在电压容差上的考虑不再紧张，从而显著节省了空间和成本。该保护解决方案的尺寸相比于传统分立TVS二极管缩小60%，并且具有更低的电容和漏电流，因此新应用在更小外形尺寸上的可能性也随之增加。    静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： 瞬态威胁：为什么USB-PD需要TDS保护

           Universal Seral BUS（USB）是一种无处不在的连接解决方案，已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。USB因其简易便携性、传输速率快和充电功能强而应用广泛。如今，许多流行的电子设备，如智能手机、智能手表、耳机、游戏机、WIFI适配器、平板电脑和笔记本电脑，都至少具备一个USB端口。以前每个设备都需要一个专用充电器，因此在旅行时需要携带多个充电器。然而引入USB Type-C Power Delivery（USB-PD）后，彻底改变了充电功能。USB Type-C with Power Delivery可增加电力传输，使单根充电器电缆能够通过其USB端口为多个设备充电。        虽然USB-PD可以方便地使用单根电缆为多个设备充电，但增强的电力传输能力也带来了更高的风险。随着最新的USB-PD规格支持通过兼容USB电缆提供高达240W的功率传输，遭遇瞬态过电压和浪涌的可能性也相应增加。由于设备经常从USB Type-C端口插入和拔出，因此这些端口经常面临电气过载（EOS）和静电放电（ESD）事件。更高的功率水平需要为设备的USB Type-C接口和内部IC提供强大的保护措施，以防止ESD和浪涌带来的危险。本文详细介绍了降低风险并保护USB-PD中的VBUS线（电源线）的保护解决方案，确保USB Type-C端口和连接的设备在供电能力增强的情况下安全可靠地运行。 什么是 USB-PD？        USB-PD是一种基于 USB Type-C标准构建的先进快速充电技术，它基于充电规范运行，以最大限度地提高传输到连接设备的功率。USB-PD规范定义了设备如何利用 USB Type-C 连接器供电，以及如何在供电过程中识别和管理这些设备。USB-PD的一个关键特性是，它可以使设备能够在精确传输或接收电源之前通过USB Type-C连接器上的专用通信通道进行通信。这可以让设备仅获得所需的功率，防止过度充电或充电不足的问题。 USB Power Delivery规格        由USB实施者论坛（USB-IF）设计的USB供电（USB-PD）规范已经发展了四个版本，逐步增强了供电能力和灵活性。最初的USB-PD 1.0仅提供固定功率配置：10W（5V，2A）、18W（12V，1.5A）、36W（12V，3A）、60W（20V，3A）和100W（20V，5A）。USB-PD 2.0为标准功率范围（SPR）引入了四个固定电压电平（5V、9V、15V、20V），具有3A或5A的灵活电流选项。这种组合实现了更多通用的充电选项，功率范围从0.5W到100W不等。USB-PD 3.0进一步扩展了USB-PD 2.0的功能，提供额外的设备信息，如电源状态、电池电量和系统通知。虽然USB-PD 2.0和3.0提供了更大的动态性和灵活性，但大型设备对更高功率和更快充电的需求不断增长，因此需要USB-PD 3.1具有扩展功率范围（EPR）。3.1修订版采用了28V、36V和48V的更高电压，当选择5A为最大电流选项时，最大功率输出分别为140W、180W和240W。 使用TDS的VBUS保护        USB-PD规范允许USB Type-C在主机和外围设备都支持USB-PD并使用兼容的USB Type-C电缆时，使用标准功率范围提供高达100W的功率，使用扩展功率范围提供高达240W的功率。凭借这种高功率传输能力和更快的充电速度，保护USB Type-C接口的VBUS免受ESD、瞬态过压和浪涌事件的影响至关重要，如图1所示。增强对瞬态事件的屏蔽对于保护电子设备内部的集成电路(IC)是必要的，因为这些IC极易受到ESD和浪涌的损坏。保护VBUS引脚需要一种工作电压高于总线电压、低于损坏阈值的低钳位电压和快速响应时间的ESD保护器件。此外，VBUS线路保护装置需要具有高ESD耐压以满足IEC 61000-4-2规范、高峰值脉冲电流能力以满足IEC 61000-4-5规范，以及符合IEC 61000-4-4规范的高电气快速瞬变（EFT）耐压。     图1 使用TDS为USB Type-C进行VBUS保护        湖南静芯半导体提供各种TDS产品系列，以保护USB Type-C连接器的高速数据线、CC/SBU线和D+/D-线。与传统的TVS二极管不同，TDS在温度范围内具有出色的钳位电压特性和稳定性，超越了传统的TVS二极管。 传统TVS二极管与TDS的比较        传统的TVS二极管依赖于其内部的PN结二极管进行反向击穿和浪涌电流泄放，总钳位电压由反向击穿电压和峰值脉冲电流乘以动态电阻决定。如图2所示，钳位电压随着峰值脉冲电流（IPP）的增加而上升，同时伴随着动态电阻的上升。与反向击穿电压相比，较高的动态电阻会导致钳位电压显著升高。然而温度也是一个不可忽视的关键因素，在高温状态下传统TVS二极管的钳位电压也会增加，而高钳位电压可能最终导致热失控问题。   图2 (a) 传统TVS二极管的电气模型，(b) 传统TVS二极管的关断、击穿和钳位电压   图3 (a) TDS框图，(b) TDS的关断、击穿和钳位电压        TDS的工作方式与TVS二极管不同，TDS不再使用传统的PN结作为击穿机制与浪涌电流泄放通路。相反，TDS采用浪涌额定金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）进行浪涌电流泄放，以触发电路作为主要钳位元件。这整个过程就像一个电压控制开关。如图3所示的触发电路不断侦测受保护端口的电压，当检测EOS事件时激活内置的MOSFET。触发电路的设计方式使钳位电压略大于比反向击穿，因此即使有更多的浪涌电流流过TDS时，钳位电压也不会像传统的TVS二极管那样增加（图3）。除此之外，由于采用浪涌额定金属氧化物半导体场效应晶体管进行浪涌电流泄放，其漏电流和温度特性都优于PN结，因此TDS钳位电压、漏电流以及温度特性相比于传统TVS二极管更具优势。 TDS的优点        湖南静芯半导体的TDS具有显著的性能优势，可保护USB-PD VBUS线路免受ESD和浪涌事件的影响。一个优点是TDS工作在额定峰值脉冲电流范围内几乎恒定的钳位电压。在图4中可以看到，传统TVS二极管的钳位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，相比之下，TDS钳位电压保持恒定，直到达到最大峰值脉冲电流。TDS中的MOSFET的导通电阻与峰值脉冲电流成反比。因此，导通电阻和峰值脉冲电流的乘积即钳位电压，其在整个范围内几乎保持恒定，这带来了显著的优势。在通过USB-PD充电的同时保护高压应用，将损坏主机和外围设备的风险降至最低。   图4 TDS和传统TVS二极管的峰值脉冲电流 vs. 钳位电压        TDS的钳位电压通常比传统TVS二极管的钳位电压低30%。如图5所示，钳位电压的定义是在最大峰值脉冲电流导通期间TVS二极管上的最大电压降。较低的钳位电压表示更好的保护，它为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。当USB-PD规范允许USB Type-C充电高达20V至48V时，较低的钳位电压是ESD保护设备中需要选择的关键参数。   图5 TDS和传统TVS二极管的钳位电压比较        另一个优点温度变化对TDS的影响非常小。传统TVS二极管的钳位电压随温度的上升而线性增加，而TDS的钳位电压在整个工作温度范围内保持稳定（图6），这个优异特性能保护USB-PD、传感器在恶劣环境中长时间工作。   图6 不同温度下TDS和TVS二极管的钳位电压 以下为TDS的优点总结： 全面的电压范围覆盖范围        TDS保护所有标准电压选项(5V、9V、15V、20V)这些选项在USB PD 2.0/3.0规范中定义，并扩展到USB PD 3.1规范中引入的三个更高电压选项(28V、36V、48V)。它适用于USB-PD中使用的各种电压，包括标准和扩展功率范围。 增强的保护能力        TDS提供强大的ESD和浪涌保护，保护敏感电子元件免受损坏。TDS产品组合提供高达IEC 61000-4-5标准1级的浪涌抗扰度和IEC 61000-5 ESD标准4级以上的抗扰度。 高耐用性        与传统保护器件不同，TDS表现出卓越的耐用性。它们在室温到高温下保持一致的性能，这是传统分立TVS二极管所无法比拟的。 较低的钳位电压和较高的峰值脉冲电流        利用TDS进行串联和并联连接，可以在特定应用中实现工作电压、钳位电压和峰值脉冲电流处理能力之间的最佳平衡。两颗TDS串联连接可以实现更高的触发电压，以此防护更高电源电压系统。除此之外，两颗TDS反相串联连接可以实现受保护端口的正负浪涌脉冲防护。因此TDS具有极高的灵活性，以满足不同应用场景的需求。 ①用于定制钳位电压的串联连接：     图7 ESTVS3300DRVR和ESTVS2200DRVR串联        虽然TDS提供的钳位电压低于传统的TVS二极管，但它提供了更大的灵活性。如果应用需要的特定钳位电压大于单个TDS提供的值，可以串联多个TDS。以48V VBUS应用为例，使用ESTVS2200DRVR和ESTVS3300DRVR串联的组合，您可以实现更低的钳位电压和相同级别的保护，如图8所示。        ESTVS2200DRVR的钳位电压为28V，最大lPP为70A，而ESTVS3300DRVR的钳位电压为40V，最大IPP为50A。通过将它们串联，组合的触发电压和钳位电压有效地增加，以满足应用领域的需求。在lPP为35A时达到66V的钳位。该串联操作的波形如图9所示。   图8 串联连接的ESTVS3300DRVR和ESTVS2200DRVR的VCL和lPP波形 ②峰值脉冲电流的并联连接     图9 ESTVS2200ERVR并联   图10 10个ESTVS2200DRVR并联连接的VCLAMP和lPP波形        如果任何USB-PD应用需要更高的浪涌保护，则可以通过并联实现更高的峰值电流。例如，并联连接ESTVS2200DRVR器件可将峰值电流处理能力提高到700A左右（单个器件70A额定值的10倍）。图10显示了这种情况在室温下的钳位电压和峰值脉冲电流波形。从波形中可以看出，钳位电压为27.6V，约等于单个ESTVS2200DRVR的钳位电压，而峰值脉冲电流约为700A。 结论        带有USB-PD的USB Type-C是一种功能强大的多功能接口，可提供高达100W的充电功率，在扩展功率范围内可以达到240W。不断增加的功率使得USB Type-C端口更容易受到ESD事件和浪涌冲击，可能会损坏USB收发器的精密内部组件。为了保证USB-PD的使用寿命和运行稳定，高效的ESD保护和浪涌保护至关重要。湖南静芯半导体的TDS产品可有效应对这些威胁，其紧凑的尺寸和多功能性使其成为保护USB-PD应用中的USB Type-C接口的理想选择，制造商可以在使用其高性能电子产品时为消费者提供持续可靠的体验。   静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： 瞬态分流抑制器（TDS）优势9—封装尺寸小

           在涉及浪涌防护时，传统瞬态电压抑制二极管（TVS）具有成本低廉和应用方便等特点，工程师通常会将其作为热门选择。然而传统TVS存在不可忽视的缺点，从而导致系统设计面临挑战，例如TVS二极管的特性对温度变化敏感、钳位电压特性低效以及封装体积大,导致需要对受保护电路进行过度设计。为了产品在恶劣环境中运行维持更长的使用寿命，因此必须开发更为可靠的浪涌保护解决方案。       湖南静芯突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出瞬态分流抑制器（Transient Diverting Suppressors，简称TDS）产品系列，用来保护电路的静电放电ESD（Electro-Static Discharge）和电气过压EOS（Electrical Over Stress）。TDS与传统TVS二极管的结构以及工作机理不同，其不再基于传统的PN结作为击穿机制与浪涌电流泄放路径。TDS产品系列具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能、低导通电阻以及稳定的温度特性，可为系统提供更全面和更可靠的保护，避免系统的过度设计。        由于采用IC技术，因此TDS体积小巧，其可以适应更加紧凑的封装。TDS的2mm×2mm×0.68mm 6引脚封装比传统TVS二极管的SOD-123封装缩小60%，有效降低PCB面积，并且兼顾防护性能。   图1 封装尺寸对比   图2 带有铜散热片的封装示意图        TDS晶圆放置在紧凑的封装中可以降低面积而又不影响热性能。在8/20µs IEC 61000-4-5事件中，材料的热扩散长度约为32µm。由于32µm远小于典型硅芯片的厚度（约120 µm-280µm，见图2），因此8/20µs浪涌脉冲的热能在硅芯片内部即可消散。因此，封装尺寸和热特性与非重复性8/20µs浪涌事件中的功率耗散无关。 在10/1000µs浪涌事件期间，热扩散长度约为224µm，接近典型硅芯片的厚度。对于10/1000µs浪涌事件，热量可以达到硅与封装的边界，封装热阻开始在浪涌性能中发挥作用。    静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 2025-03-15

  • 发表了主题帖： 瞬态分流抑制器（TDS）优势8—高鲁棒性与高可靠性

           在涉及浪涌防护时，传统瞬态电压抑制二极管（TVS）具有成本低廉和应用方便等特点，工程师通常会将其作为热门选择。然而传统TVS存在不可忽视的缺点，从而导致系统设计面临挑战，例如TVS二极管的特性对温度变化敏感、钳位电压特性低效以及封装体积大,导致需要对受保护电路进行过度设计。为了产品在恶劣环境中运行维持更长的使用寿命，因此必须开发更为可靠的浪涌保护解决方案。        湖南静芯突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出瞬态分流抑制器（Transient Diverting Suppressors，简称TDS）产品系列，用来保护电路的静电放电ESD（Electro-Static Discharge）和电气过压EOS（Electrical Over Stress）。TDS与传统TVS二极管的结构以及工作机理不同，其不再基于传统的PN结作为击穿机制与浪涌电流泄放路径。TDS产品系列具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能、低导通电阻以及稳定的温度特性，可为系统提供更全面和更可靠的保护，避免系统的过度设计。        使用4000个重复的30A 8/20μs浪涌脉冲，在125°C的环境温度下，脉冲间隔小于15秒对TDS进行可靠性测试。TDS经历4000次浪涌测试后，器件的峰值电流、钳位电压以及漏电流没有产生明显变化，其相比于传统的TVS二极管具有更高的鲁棒性和可靠性。     图1 4000次重复脉冲后的峰值脉冲电流、钳位电压以及漏电流变化    静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 2025-03-14

  • 发表了主题帖： 瞬态分流抑制器（TDS）优势7—损耗小与低温度降额

           在涉及浪涌防护时，传统瞬态电压抑制二极管（TVS）具有成本低廉和应用方便等特点，工程师通常会将其作为热门选择。然而传统TVS存在不可忽视的缺点，从而导致系统设计面临挑战，例如TVS二极管的特性对温度变化敏感、钳位电压特性低效以及封装体积大,导致需要对受保护电路进行过度设计。为了产品在恶劣环境中运行维持更长的使用寿命，因此必须开发更为可靠的浪涌保护解决方案。        湖南静芯突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出瞬态分流抑制器（Transient Diverting Suppressors，简称TDS）产品系列，用来保护电路的静电放电ESD（Electro-Static Discharge）和电气过压EOS（Electrical Over Stress）。TDS与传统TVS二极管的结构以及工作机理不同，其不再基于传统的PN结作为击穿机制与浪涌电流泄放路径。TDS产品系列具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能、低导通电阻以及稳定的温度特性，可为系统提供更全面和更可靠的保护，避免系统的过度设计。        由于TDS具有极平缓的钳位特性，在相同峰值电流下，其钳位电压相比于TVS降低30%，因此TDS耗散的功率更小。由表1可知，如果在相同的35A浪涌电流下观察TDS与TVS的钳位电压与耗散功率可知，ESTVS3300DRVR的功耗比SMAJ33A低315W，但ESTVS3300DRVR仍然能够提供与SMAJ33A相同级别的保护。 表1 TDS与TVS耗散功率对比          传统TVS二极管虽被设计成可以在广泛的温度范围内工作，但高温环境下仍需要考虑浪涌事件期间是否会超过TVS二极管的最大额定功率，避免器件产生热损坏。并且由于TVS自身耗散功耗大于TDS，其泄放电流时会增加自身温度，从而导致额定功率下降。图1显示了ESTVS3300DRVR和SMAJ33A在环境温度范围内8/20μs PPP的降额曲线，传统TVS二极管额定耗散功率随着环境温度的升高而急剧降低，其对温度变化非常敏感，这对于后端系统防护存在重大安全隐患。在TDS系列中，钳位电压的闭环调节可以保证器件在不同温度下的额定功率的稳定性。这意味着与传统TVS二极管相比，温度的降额非常小，从而有效保证整体系统的可靠性。   图1 TDS与传统TVS的温度降额曲线    静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： 瞬态分流抑制器（TDS）优势4—高ESD峰值泄放特性

           在涉及浪涌防护时，传统瞬态电压抑制二极管（TVS）具有成本低廉和应用方便等特点，工程师通常会将其作为热门选择。然而传统TVS存在不可忽视的缺点，从而导致系统设计面临挑战，例如TVS二极管的特性对温度变化敏感、钳位电压特性低效以及封装体积大,导致需要对受保护电路进行过度设计。为了产品在恶劣环境中运行维持更长的使用寿命，因此必须开发更为可靠的浪涌保护解决方案。        湖南静芯突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出瞬态分流抑制器（Transient Diverting Suppressors，简称TDS）产品系列，用来保护电路的静电放电ESD（Electro-Static Discharge）和电气过压EOS（Electrical Over Stress）。TDS与传统TVS二极管的结构以及工作机理不同，其不再基于传统的PN结作为击穿机制与浪涌电流泄放路径。TDS产品系列具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能、低导通电阻以及稳定的温度特性，可为系统提供更全面和更可靠的保护，避免系统的过度设计。        IEC 61000-4-2是静电放电（ESD）抗扰度测试的国际标准，专门用于评估电气和电子设备在静电放电环境下的抗干扰能力。对TDS进行10次正负接触放电测试，图1测试结果表明，TDS在±10kV、±20kV和±30kV的接触放电测试后，其漏电流没有明显变化。因此，湖南静芯推出的TDS器件ESD峰值能力达到±30kV，满足IEC 61000-4-2 等级4的标准。   图1 TDS的静电放电测试    静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等封装型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 2025-03-13

  • 发表了主题帖： 瞬态分流抑制器（TDS）优势3—精准触发与稳定钳位

           在涉及浪涌防护时，传统瞬态电压抑制二极管（TVS）具有成本低廉和应用方便等特点，工程师通常会将其作为热门选择。然而传统TVS存在不可忽视的缺点，从而导致系统设计面临挑战。传统TVS二极管依赖内部的反向PN结击穿与浪涌电流泄放，由于分立器件工艺的不稳定性以及PN结的反向击穿电压对外界温度极为敏感，因此导致TVS器件的触发电压存在差异。除此之外，TVS吸收瞬态峰值电流的能力与结温和环境温度有关,随着泄放电流的增加和环境温度升高，TVS二极管的结温也随之上升，IPP直线下降且钳位电压上升。    湖南静芯突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出瞬态分流抑制器（Transient Diverting Suppressors，简称TDS）产品系列，其使用浪涌额定场效应晶体管作为主要保护元件。由于TDS采用精密触发电路，其闭环调节使得器件的触发电压具备温度补偿特性，并且标准工艺进一步降低了触发电压的不稳定性。除此之外，由于TDS不再是通过传统PN结进行电流泄放，所以器件自身的温升低，在整个额定浪涌电流范围内钳位电压趋于稳定。         图1为TDS在-40℃~125℃温度范围内的触发电压变化情况。测试结果表明，TDS的触发电压在整个温度范围内保持恒定。根据图2所示的钳位电压与温度的关系可以看出,传统的TVS二极管的钳位电压随温度上升而增加，对温度变化极为敏感。TDS的钳位电压在-40℃~125℃的工作温度范围内保持平缓。该优异特性可以保护USB-PD、传感器等设备在恶劣环境中工作。   图1 TDS触发电压的温度特性 图2 不同温度下的峰值脉冲电流与钳位电压      静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等封装型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： 瞬态分流抑制器（TDS）优势2—平缓电压钳位

          在涉及浪涌防护时，传统瞬态电压抑制二极管（TVS）具有成本低廉和应用方便等特点，工程师通常会将其作为热门选择。然而传统TVS存在不可忽视的缺点，从而导致系统设计面临挑战，例如TVS二极管的特性对温度变化敏感、钳位电压特性低效以及封装体积大,导致需要对受保护电路进行过度设计。为了产品在恶劣环境中运行维持更长的使用寿命，因此必须开发更为可靠的浪涌保护解决方案。       湖南静芯突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出瞬态分流抑制器（Transient Diverting Suppressors，简称TDS）产品系列，用来保护电路的静电放电ESD（Electro-Static Discharge）和电气过压EOS（Electrical Over Stress）。TDS与传统TVS二极管的结构以及工作机理不同，其不再基于传统的PN结作为击穿机制与浪涌电流泄放路径。TDS产品系列具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能、低导通电阻以及稳定的温度特性，可为系统提供更全面和更可靠的保护，避免系统的过度设计。       在浪涌事件时，传统TVS器件基于二极管结构泄放浪涌电流，其动态电阻是一个固定值。因此，器件钳位电压随着IPP的增加而增加，导致其泄放浪涌电流时的钳位电压并非平缓钳位。然而，TDS通过内置的浪涌额定场效应晶体管将浪涌电流转移至地，其RDYN小至可以忽略不计的值。因此，TDS钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内基本保持恒定。图1展示了传统TVS二极管与TDS在泄放相同等级浪涌电流时的钳位电压波形，TDS的钳位电压比传统TVS二极管的钳位电压降低30%，有利保证系统的可靠性。因此使用TDS替代传统TVS器件具有更优的可靠性，并且不用因考虑降低TVS二极管的钳位电压而去过度设计防护方案以及后端芯片的耐压范围，进而简化系统防护方案以及降低防护方案的成本。   图1 TDS与传统TVS二极管的钳位电压波形对比 静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等封装型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 2025-03-12

  • 发表了主题帖： 瞬态分流抑制器（TDS）优势1—低钳位电压

          在涉及浪涌防护时，传统瞬态电压抑制二极管（TVS）具有成本低廉和应用方便等特点，工程师通常会将其作为热门选择。然而传统TVS存在不可忽视的缺点，从而导致系统设计面临挑战，例如TVS二极管的特性对温度变化敏感、钳位电压特性低效以及封装体积大,导致需要对受保护电路进行过度设计。为了产品在恶劣环境中运行维持更长的使用寿命，因此必须开发更为可靠的浪涌保护解决方案。       湖南静芯突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出瞬态分流抑制器（Transient Diverting Suppressors，简称TDS）产品系列，用来保护电路的静电放电ESD（Electro-Static Discharge）和电气过压EOS（Electrical Over Stress）。TDS与传统TVS二极管的结构以及工作机理不同，其不再基于传统的PN结作为击穿机制与浪涌电流泄放路径。TDS产品系列具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能、低导通电阻以及稳定的温度特性，可为系统提供更全面和更可靠的保护，避免系统的过度设计。       基于PN结的传统TVS二极管具有固定的动态导通电阻(RDYN)（图1），TVS二极管的钳位电压VC=VBR+IPP*RDYN。由于动态电阻(RDYN)是一个固定值，因此钳位电压随着IPP的增加而增加，最终导致钳位电压在峰值脉冲电流范围内线性增加。       TDS使用浪涌额定场效应晶体管作为主要保护元件。TDS的工作原理类似于由精密触发电路激活的电压控制开关（图2）。在EOS事件期间，瞬态电压攀升至精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值时，触发电路立即启动，开启内置的泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全转移至地。   图1 传统TVS二极管的等效电路模型   图2 TDS的框图        TDS内置浪涌额定场效应晶体管的RDYN非常小，因此TDS的钳位电压与击穿电压近似相等，并且TDS的钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内基本保持恒定，如图3所示。TDS相比于TVS器件具备更加平缓的钳位能力和低的钳位电压，其有效防止后端芯片被损坏，提高系统可靠性。    图3 传统TVS二极管与TDS的钳位电压对比 静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等封装型号，欢迎客户前来咨询选购。

  • 发表了主题帖： 瞬态分流抑制器（TDS）优势6—低电容特性

          在涉及浪涌防护时，传统瞬态电压抑制二极管（TVS）具有成本低廉和应用方便等特点，工程师通常会将其作为热门选择。然而传统TVS存在不可忽视的缺点，从而导致系统设计面临挑战，例如TVS二极管的特性对温度变化敏感、钳位电压特性低效以及封装体积大,导致需要对受保护电路进行过度设计。为了产品在恶劣环境中运行维持更长的使用寿命，因此必须开发更为可靠的浪涌保护解决方案。       湖南静芯突破浪涌控制（SurgeControl）技术，推出瞬态分流抑制器（Transient Diverting Suppressors，简称TDS）产品系列，用来保护电路的静电放电ESD（Electro-Static Discharge）和电气过压EOS（Electrical Over Stress）。TDS与传统TVS二极管的结构以及工作机理不同，其不再基于传统的PN结作为击穿机制与浪涌电流泄放路径。TDS产品系列具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能、低导通电阻以及稳定的温度特性，可为系统提供更全面和更可靠的保护，避免系统的过度设计。       本文对TDS与传统TVS二极管的电容特性进行对比，说明TDS产品的优势。为了防止不必要的信号失真，保护方案应尽可能对被保护系统不产生影响。一般情况下，保护方案的电容越低，其对信号完整性产生负面影响越小。图1显示了TDS系列与TVS器件在不同工作电压下的电容值。分立式TVS二极管在较低工作电压下可能会引入显著的电容。而TDS引入的电容显著低于传统TVS二极管。低电容有助于减少信号衰减和失真，从而保证数据传输的完整性和一致性。   图1 TDS与传统TVS二极管的电容对比图 静芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想状况的ESD和EOS保护特性，可以广泛应用于USB/雷电接口、工业机器人、IO-Link接口、工业传感器、IIoT设备、可编程逻辑控制器(PLC)和以太网供电(PoE)等领域，可为系统提供更全面以及更可靠的保护。目前公司推出来ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等封装型号，欢迎客户前来咨询选购。

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