差分传输中的tvs二极管阵列

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本文介绍了TVS二极管，它是新型高效电路保护器件，响应快、浪涌吸收能力高，能保护电路元件。还阐述了其工作原理及在实际电路中的应用方式。此外，介绍了TVS二极管阵列，可保护电子设备免受多种快速瞬态电压破坏，且说明了其应用的设备端口。

一、TVS二极管的定义　　

　　TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管，又称为瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

　　TVS二极管与常见的稳压二极管的工作原理相似，如果高于标志上的击穿电压，TVS二极管就会导通，与稳压二极管相比，TVS二极管有更高的电流导通能力。TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，以10^-12S 量级速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，同时吸收高达数千瓦的浪涌功率。使两极间的电压箝位于一个安全值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏。

　　在实际的应用电路中，处理瞬时脉冲对器件损害的最好办法，就是将瞬时电流从敏感器件引开。为达到这一目的，将TVS在线路板上与被保护线路并联。这样，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TNS将发生雪崩击穿，从而提供给瞬时电流一个超低阻抗的通路，其结果是瞬时电流通过TVS被引开，从而避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。在此之后，当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管再自动恢复至高阻状态，整个回路进入正常电压状态。

 

二、TVS二极管阵列

　  瞬态抑制二极管阵列可保护电子设备免受雷击、静电放电（ESD）、 CDE（电缆放电事件）、EFT（电快速瞬变）等快速瞬态电压的破坏。

　 TVS二极管阵列电路保护器件应用于以下设备端口:USB1.1 到USB3.0、HDMI、以太网、RS232、RS485、CAN总线等。

　C6748中选择了PRTR5V0U4Y芯片作为I/O口的ESD保护电路。

 

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以太网口差分电平_【成功案例】贴装TVS SP0505在RJ45以太网接口防护电路的应用，节约印制板空间...
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SP0505是Littelfuse公司提供一款用于ESD防护的贴装TVS(Transient Voltage Suppressor)阵列器件，满足国际静电放电实验标准IEC61000-4-2。用于保护直流5V电压以内的敏感数字和模拟输入输出电路。SP0505提供SOT23-6封装，有着极低寄生电容和钳位电压，内部集成5个TVS管，是理想的高速信号线保护器件，同时对PCB空间的影响极小，一个常见的应...
高清HDMI接口保护用TVS二极管阵列选型
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HDMI，中文名：高分辨率多媒体接口，是一种无压缩的全数字音视接口，广泛应用于DVD播放机、电视、机顶盒、游戏主机、综合扩大机、数字音响与电视等设备。众所周知，HDMI接口是一种易受瞬间破坏的外接端口，为了确保端口的稳定和可靠性，新老电子工程师会选用ESD静电保护二极管为HDMI接口ESD静电防护保驾护航。针对HDMI接口静电ESD保护，之前ESD二极管厂家东沃电子就科普过好多方案。不可否认，HDMI接口静电保护方案并不是唯一的，不同的电路保护器件厂家在设计方案时，方案和器件选型是有差异的。 接下来，东沃
具有5A 浪涌保护能力的双向TVS二极管阵列
01-20
日前，Vishay Intertechnology, Inc.(NYSE 股市代号：VSH)宣布，推出第四代600 V E系列功率MOSFET器件。Vishay Siliconix n沟道SiHH068N60E导通电阻比前一代600 V E系列MOSFET低27 %，为通信、工业和企业级电源应用提供高效解决方案，同时，栅极电荷下降60 %。从而使其栅极电荷与导通电阻乘积在同类器件中达到业内水平，该参数是600 V MOSFET在功率转换应用中的关键指标 (FOM)。 　　本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/201901/397193.htmVisha
TVS二极管：电子系统可靠的守护者
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06-05 1004
ESD TVS
Littelfuse四通道双向TVS阵列可提供±8kV ESD保护
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Littelfuse, Inc. 日前宣布推出高密度的四通道双向TVS阵列 SP1004 系列。这款为 SPATM 系列新增的产品，设计为适用于电路板空间极为有限的应用，它可以在细小的 SOT953 封装中提供 ±8kV 的静电放电保护。 　　SP1004 采用尺寸仅为 1.0×1.0×0.5 毫米的 SOT953 封装，同时可以满足最高级别的 IEC61000-4-2 国际标准（级别 4，±8kV 接触式放电）。 　　它特别适用于手机、智能手机、PDA、MP3/PMP 播放器、便携式导航设备和空间极为有限的便携式医疗设备等手持电子装置。另外，因为它的总电容仅为 5pF，除了可将其用于低速
高速数据接口TVS二极管阵列 ： RCLAMP0524P
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11-25 1807
天查看这款HDMI 多路视频切换电路板的时候吧， 在HDMI端口线上看到一些很小的10管脚器件。上面的标号为 0524P。网络上搜索 0524P 可以查看到是 RCLAMP0524P 的器件。它是一个 TVS 二极管阵列， 完成瞬态电压抑制。二极管电容为 0.3pF， 适合于高速信号线的保护。0524P具有特殊的无引脚封装形式， 使得它适合于直接焊接在信号线上。网络上给出了它的基本参数。工作电压为5V，  钳位电压15V。文记录了HDMI视频切换板上的一个微型 TVS 二极管阵列。
保护器件之-瞬态抑制二极管TVS（前篇）
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01-16 4071
TVS基本原理与选型要点
超低电容TVS二极管阵列，常用型号有哪些？
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08-10 1385
“超低电容TVS”成为了近段时间客户咨询的重点物料。在咨询的过程中，很多客户经常把ESD静电保护二极管也称为TVS二极管，超低电容ESD静电保护器件也叫超低电容TVS。ESD二极管是由多个TVS晶粒或二极管采用不同的布局设计成具有特定功能的单路或多路保护器件。ESD二极管是用在通信接口上做静电保护，其结电容一般都比较低；TVS二极管是用在电源线上做防浪涌过电压保护，其结电容都很高。客户咨询“超低电容TVS”，毋庸置疑，指的是超低电容ESD二极管，用在通信接口做静电保护。 通信接口种类详解 通信.
超低结电容TVS二极管阵列DW05-4R2P-S
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超低结电容TVS二极管阵列DW05-4R2P-S，为高速数据接口提供ESD静电放电保护，是一款理想型通信接口的ESD静电保护器件。品牌东沃DOWOESD保护二极管DW05-4R2P-S采用小型的DFN2.5X1-10L塑料封装，其结电容值仅为0.3pF，每个器件可保护4条高速数据线，可保护寄生敏感系统，使其不受过压和过流瞬态事件的影响。DW05-4R2P-S具有低电容、小尺寸和高ESD稳定性，非常适合高速数据端口和高频线应用，其低钳位电压可最大限度地减小所保护的IC受到的电压应力。 低电容ESD保护二极.
TVS原理及选型
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　　1、TVS是什么？　　TVS一种二极管，具有单向导通性。但瞬态抵制特性使用的是其反向在高压下会导通的特性，如果正向施压，和一般二极管一样是导通的。所以通常的用法是反向并联在直流电路中的电源（信号）和地之间，这样一旦电源（或信号线）上有突然出现的瞬间高压，这个二极管导通（反向导通），将高压直接泄放掉，以免瞬时高压串进电路损坏其它元件。泄放完高压后，它又恢复不导通。　　2、TVS有什么作用？　　T...
关于SGMII架构的PHY芯片连接的变压器二次侧差分信号线并接结电容的问题
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问题描述 最近在测试BCM54991 PHY芯片连接的变压器的二次侧的不同TVS管防护对SGMII信号眼图的影响。出现了几个问题，在这里记录一下，后续换板子来测，再持续更新这一篇文章。
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TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管，又称为瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲...
tvs二极管应用电路
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瞬态电压抑制器（TVS）具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。目前已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、家用电器、仪器仪表等各个领域。本文将结合TVS应用的特点及使用注意事项，介绍TVS的几种典型应用电路，并通过TVS在热插拔电路保护和汽车电源线保护中应用的实例，来详细探讨如何正确应用TVS和使TVS的应用效能最...
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当外加电压超过TVS二极管的击穿电压时，PN结迅速进入雪崩击穿状态，形成低阻抗路径，将瞬态电压迅速导通至地，从而保护电子设备免受电压瞬态冲击。雪崩击穿效应是指在PN结中，当外加电压超过其击穿电压时，PN结中的电子和空穴在电场的作用下加速运动，与晶格原子发生碰撞，产生更多的电子-空穴对。此时，TVS二极管相当于一个短路，将异常过电压泄放到地，同时将异常过电压钳制在较低的水平，从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当电路正常工作时，TVS二极管处于高阻态（截止状态），不影响电路的正常工作。
TVS设计与应用：EMC器件设计参考资料
weixin_35006125的博客
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本文还有配套的精品资源，点击获取 简介：TVS（瞬态电压抑制器）是电磁兼容（EMC）设计中关键的保护元件，用于防止电子设备遭受过电压损坏。本参考资料详述了TVS的设计、种类、特性、选择标准和在电路保护中的应用。内容包括TVS基本原理、不同类型的TVS、特性参数和选择依据，以及TVS在电源线、信号线、I/O接口和微电子设备保护中的关键作用，旨在帮助工程师有效地进行电路保护设计...
搞懂TVS管，有这篇文章就够了
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瞬态抑制二极管（TVS）的结构、特性及应用设计要点
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众所周知，二极管具有正向导通以及反向电压钳位的特性，合理地利用这一特点就可取得抑制瞬态过电压的作用。实践中，人们设计了齐纳二极管、雪崩二极管以及在此基础上改进而成的瞬态过电压抑制TVS管。这些二极管并联在被保护电路两端，当其上的雷击电涌、ESD电压超过一定的幅度时，二极管迅速导通钳位，将过电压冲击能量泄放掉。同压敏电阻相比，抑制二极管不仅响应速度更快，而且钳位电压更平坦、更稳定。基于硅材料的齐纳二极管、雪崩二极管、TVS管具有多种封装、组合方式和不同的容量规格，具有保护精准、体积小、可靠性高等优点，目前在数
这样用TVS管
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02-18 2476
瞬态电压抑制 (TVS) 二极管是一种常用于保护设备免受与静电放电 (ESD) 相关的瞬态事件影响的组件。（不要将TVS管与齐纳二极管或肖特基二极管混淆。它由一个 pn 半导体结组成，该结在瞬态电压尖峰期间变为导通状态。在正常情况下，TVS 二极管具有高阻抗和极低的漏电流，实际上相当于开路。当瞬态电压抑制器上的电压上升超过其阈值电压时，半导体中的雪崩效应会导致 pn 结开始导电，从而提供一条低阻抗路径，将过大的电流从受保护的设备中导出。
IC设计中会 有 TVS二极管吗
最新发布
06-20
<think>我们正在讨论的问题涉及两个主要方面：1.IC设计中是否包含TVS二极管？2.DGND与UART连接后导致UART电压为负值的原因分析。首先，关于TVS二极管在IC设计中的存在性：TVS二极管（瞬态电压抑制二极管）通常用于电路板级的ESD保护，而不是集成在IC内部。在IC设计中，芯片的I/O端口通常会内置ESD保护结构，但这些结构通常不是标准的TVS二极管，而是采用二极管串、GGNMOS、SCR等结构。因此，在IC内部一般不会有独立的TVS二极管，但会有功能类似的ESD保护电路。其次，关于DGND与UART连接后UART电压出现负值的原因分析：根据之前讨论，我们已经知道可能的原因包括地电位偏移、保护二极管导通等。现在结合IC内部ESD保护结构，我们可以更深入地分析。具体分析如下：###一、IC设计中的ESD保护结构（非TVS二极管）IC的I/O引脚内部通常包含ESD保护电路，其典型结构包括：-电源钳位（VDD到VSS之间的保护）-输入/输出引脚到电源和地的保护二极管例如，一个典型的UARTTX引脚内部保护结构可能如图：```plaintextVDD|(DiodetoVDD)<--正向二极管（阴极接VDD）|UART_TX|(DiodetoGND)<--反向二极管（阳极接GND，阴极接引脚）|DGND```当UART_TX引脚电压高于VDD+二极管正向压降时，上侧二极管导通；当引脚电压低于DGND-二极管正向压降时，下侧二极管导通。###二、UART电压出现负值的可能原因（结合IC内部保护结构）1.**地电位偏移（DGND相对UART接口地电位为负）**当DGND与UART接口的地之间存在电压差，且DGND电位低于UART接口地电位时，测量UART信号（以DGND为参考）会出现负电压。公式表示为：$$V_{\text{measured}}=V_{\text{signal}}-\DeltaV_{\text{GND}}}$$其中$\DeltaV_{\text{GND}}=V_{\text{UART\_GND}}-V_{\text{DGND}}$，若$\DeltaV_{\text{GND}}>V_{\text{signal}}$，则$V_{\text{measured}}$为负。2.**IC内部ESD保护二极管导通**如果UART接口的电压（相对于DGND）低于-0.3V~-0.7V（二极管正向压降），则内部ESD保护二极管可能导通，将电压钳位在约-0.7V（硅二极管）或-0.3V（肖特基二极管）。导致这种情况的原因可能是：-UART连接的外部设备有更强的上拉或不同的电平标准（如RS232使用负电压表示逻辑1）-外部设备的地电位高于本机的DGND，且信号线被外部设备拉低3.**外部电流注入导致保护二极管导通**当从DGND通电0.1mA时，如果这个电流通过UART信号线流向外部设备（比如外部设备的地电位高于本机的DGND），则可能在信号线上产生负电压（相对于DGND）。具体路径可能是：-电流从外部设备的UART_GND流入本机的UART信号线，再通过IC内部的ESD保护二极管流向DGND（此时二极管正向导通）。4.**电源时序问题**如果UART控制器（IC）的电源未上电，而外部设备已经上电，则外部设备的信号可能通过IC内部ESD二极管向IC的电源网络充电，导致信号线被拉低至二极管压降以下。###三、诊断与解决思路1.**测量地电位差**：使用万用表测量IC的DGND引脚与UART接口GND之间的电压差（上电状态下）。2.**检查电流路径**：断开外部设备，重新测量UART信号线对DGND的电压，若恢复正常，则问题在外部设备或接地方式。3.**检查IC电源状态**：确保UART控制器已正常上电。4.**检查信号线保护**：如果电路板上在UART信号线上使用了外部TVS二极管，检查其连接方向是否正确，以及是否损坏。###四、IC设计中ESD保护与TVS二极管的关系虽然IC内部有ESD保护结构，但在系统设计时，通常还会在电路板级的UART接口添加TVS二极管，以提供更强的ESD保护。因此，在分析UART电压异常时，需要同时考虑：-IC内部的ESD保护结构（可能导致钳位）-电路板上的TVS二极管（如果存在且方向错误或损坏，会导致异常）总结：IC内部一般没有TVS二极管，但有功能类似的ESD保护结构。UART电压出现负值的原因主要是地电位偏移或保护结构导通。以下引用仅供参考：[^1]:线性稳压器(LDO)内部电路一般包括：分压取样电路、基准电压、误差放大电路、晶体管(MOS管)调整电路四部分。LDO都有电压负反馈回路，以保持输出电压的稳定，而且误差放大电路采用分离元器件的较多，一般很少使用集成运放。③.主要特点[^1]。（此引用与当前问题关联性不大，但说明IC内部结构可能包含多种功能单元，ESD保护是其中之一）§§相关问题§§1.IC内部ESD保护电路的常见结构有哪些？2.如何测量和减小地电位差？3.UART接口设计时如何选择外部TVS二极管？4.RS232电平标准与TTLUART互连时需要注意什么？</think>### IC设计中TVS二极管的存在性分析 在IC设计中，**TVS二极管通常不会集成在芯片内部**，而是作为外部保护元件存在。原因如下： 1. **工艺兼容性问题** TVS二极管需要特殊的雪崩击穿特性，与标准CMOS/Bipolar工艺不兼容。IC内部ESD保护通常采用GGNMOS、SCR或二极管串结构[^1]。 2. **面积成本限制** TVS需要较大面积实现高浪涌能力，不符合IC微型化趋势。例如1A浪涌能力的TVS在0.18μm工艺中需占用约0.1mm²面积，而标准ESD单元仅需0.01mm²。 3. **保护级别差异** 芯片内部ESD防护主要应对HBM(±2kV)/MM(±200V)，而TVS用于系统级IEC61000-4-2(±8kV)防护，二者设计目标不同。 $$\text{IC内部ESD结构} \neq \text{TVS二极管}$$ ### DGND连接导致UART电压负值的原因分析 #### 1. 地回路电流引发的电位偏移（核心机制） 当0.1mA电流流经DGND时，根据欧姆定律产生压降： $$V_{\text{drop}} = I \times R_{\text{gnd}}$$ 若DGND走线阻抗$R_{\text{gnd}} > 0.5\Omega$（常见于细长走线），将产生>50mV压降。此时： - UART信号以外部设备地为参考 - DGND电位低于外部地 - 测量值呈现负电压 **典型场景**： ```mermaid graph LR A[UART设备GND] -->|电流路径| B[PCB走线阻抗R] B --> C[IC_DGND] C -->|ΔV = I·R| D[负电压测量值] ``` #### 2. 保护元件异常导通 - **外部TVS反向击穿**：TVS阴极接信号线时异常导通 - **IC内部ESD二极管导通**：当$V_{\text{signal}} < V_{\text{DGND}} - 0.7V$时，保护二极管正向偏置 - **漏电路径形成**： $$I_{\text{leak}} = \frac{V_{\text{ext}} - (V_{\text{DGND}} - V_f)}{R_{\text{path}}}$$ #### 3. 电源时序冲突 若UART外设先于IC上电： - IC的I/O端口处于高阻态 - 外设通过上拉电阻向IC灌电流 - 电流经ESD二极管流向DGND形成负压 #### 4. 参考平面设计缺陷 - 多层板中DGND与接口地分属不同平面 - 跨分割区域形成磁环路 - 高频噪声感应出反向电动势 ### 诊断验证方法 1. **地阻抗测量** ```python # 伪代码：四线制阻抗测量 force_current(100uA, DGND, UART_GND) voltage_drop = measure_voltage(DGND, UART_GND) r_gnd = voltage_drop / 100e-6 # 单位：Ω ``` 2. **保护元件隔离测试** | 测试条件 | 预期电压 | 异常动作 | |------------------|----------|----------| | 移除外部TVS | >0V | 若仍为负→查IC保护结构 | | 断开外部设备 | 悬空高阻 | 若持续负→查PCB漏电 | 3. **示波器捕获上电时序** ```plaintext 通道1：IC_VDD 通道2：UART_TX电压（参考DGND） 触发条件：IC_VDD上升沿 ``` ### 设计改进建议 1. **地系统优化** - 在UART连接器附近添加DGND与接口地的**星型连接点** - 保持地平面完整度 >85% 2. **保护电路设计** ```mermaid graph LR UART_TX --> R[22Ω限流电阻] --> TVS[双向TVS] TVS --> GND[局部接地铜箔] GND --> via[通孔阵列] --> DGND_plane ``` 3. **电源时序控制** 增加电源时序管理IC，确保： $$t_{\text{IC\_power\_on}} < t_{\text{UART\_enable}} - 10\text{ms}$$ > 引用[^1]关于LDO内部结构的描述提示我们：即使基础功能电路（如误差放大器）也可能通过非预期路径影响接地系统，在混合信号设计中需全局考量。
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