大家一起学元器件知识（8） - 瞬态抑制二极管阵列

jimmy

瞬态抑制二极管阵列拥有较低的电容、泄漏电流和箝位电压，可提供高级别的保护（根据IEC 61000-4-2标准，电压高达30kV）。
2 x  E- t% ?" f5 j5 p' `
* Z5 t4 ^7 Z# s( x SP03-xx和SP30xx器件可用于更严酷的应用条件，能够防止EFT和雷击瞬变威胁，符合IEC-61000-4-4/5标准。
) |! @3 a' }" f
静电放电（ESD）是一种电瞬态现象，可对电子电路造成严重威胁。
最常见的原因是由于两种不同材料相互摩擦而造成电荷在表面积聚。
& z9 T/ o. e% b; L0 e通常，其中的一个表面为人体，静电荷经常高达15,000伏。
; u, P/ y. j+ x: X+ K' C8 {# Z  {7 A! F9 v当静电电压达到6,000伏时，如发生ESD，则会令人体感到痛苦。
2 ^/ ^( w) k* b' o  w# s较低的放电电压可能不会引起人们注意，不过也会对电子元件和电路造成灾难性的损坏。

5 e! K, c( F/ Q1、 瞬态抑制二极管阵列介绍：
Littelfuse 瞬态抑制二极管阵列旨在尽可能使用最小的箝位电压来保护模拟和数字信号线路（例如USB和HDMI）免于各种瞬变现象的危害。
* c2 o( g& Z; S与传统二极管相比，它们的应用范围更广，脉冲保护性能更优越。

: j5 a  m0 p# o# W  I# c. d5 k
: a( s/ J6 j  ?3 l( |. {6 m9 I2 u: H
1 @3 V6 J4 v1 a


& D4 B" x! I$ ~3 x8 \此类二极管功能强大，可以IEC 61000-4-2国际标准中规定的最高级别（4级）安全吸收ESD的反复冲击，性能无任何下降。



% h  g4 h. q' S+ }- H6 S

& [# H9 G6 F( Y7 _主要特色

·低电容，通常为30pF至0.65pF

4 v( p2 T. n7 W9 ?& M$ ^4 K2 ]# ?·高级别的ESD保护（IEC 610000-4-2 ）接触放电高达±20kV，空气放电高达±30kV，EFT IEC 61000-4-4 40A（5/50ns）
+ e1 s) U8 P7 ^) {. }6 [! D# d. A
! Z$ I2 f- ~/ A' k' \·低箝位电压

: V4 f- F. Q! L9 A' g·低泄漏电流，最大0.5μA

·高达14的输入保护
8 I3 u6 W- S% U! s" k  c9 Q8 Z0 p: {( b
·可提供节省空间的表面封装型、通孔型和在输入端口附近安装的小尺寸封装，以提供最优保护

·符合RoHS标准，无铅

工作原理
; ?. ?0 W; P7 M$ R  X( N. y- Y
瞬态抑制二极管阵列（SPATM TVS Diode Array ），提供对ESD、电磁干扰（EMI）、电气快速瞬变（EFT）和雷击的防护，主要用于依靠电源工作的敏感型数字和模拟输入电路的数据、信号或控制线路。
0 X* W5 O0 l, D  T4 K* R
SPA的工作原理分为两步：首先，它们会吸收二极管的瞬变电流并改变其方向，接着通过雪崩或齐纳二极管箝制电压水平。
4 r) b3 Z# d* r* \- E6 N这样可防止设备超出额定电压值。
8 {6 W& v$ [, o- n, ~# }& ^3 Q当发生过电压故障时，设备必须具有特定电流波形的低箝位电压，以保护灵敏型IC和端口。
  j# g* l  W. V" F3 I% U. t3 y& d
在正常工作状态下，反向断态电压必须高于设备的电源/工作电压，且带有低泄漏电流，以防止电源负载。
设备电容必须低至足以减少输入信号的失真。
设备封装必须体积小、高度低，以实现高密度的印刷电路板布局。

设备必须能承受IEC 61000-4-2规定的多种ESD/EFT脉冲。

. Y3 |- ]! z: p2 X8 s术语与定义

6 ?" m  |* e  |' T2 V. O; p工作电压范围（Vsupply）可横跨V+和V-两端的电源电压范围限值。 SCR/二极管阵列无固定转折电压或工作电压。
) ?% H2 h3 u/ K" Z6 E( ?. `1 n* U0 z此类设备可在输入和电源轨道上“浮动”，因此同一个设备可在其电压范围内的任意点位工作。
% f3 x) i2 a" s9 v( D
正向电压降特定正向电流的输入引脚和对应电源引脚之间的最大正向电压降。

反向电压降特定反向电流的输入引脚和对应电源引脚之间的最大反向电压降。
' X( y# o+ @8 g$ X8 O$ j8 n
! A1 n6 \- A" {& e4 R$ N反向断态电压设备的反向断态电压（VR）应等于或高于待保护电路（或部分电路）的峰值工作水平。
  L( o% f8 o" o$ Z+ u这是为了确保SPA不会抑制电路驱动电压。
( b" Z) M: D3 L3 Z4 U
) K, y$ g0 ~2 A0 K/ d/ f反向泄漏电流在特定电压下测得的最大电流。
: F) E( o) ^( |- r4 |/ G9 V  E; o* F7 y
/ r; K; }! D+ U, `4 T箝位电压在出现最大峰值脉冲电流时，可从保护器上测得的最大电压。

5 w  T( f+ s( G0 l! H/ B9 c输入泄漏电流在输入端规定的电压下，于输入引脚处测得的直流电流值。
+ M# D+ N. W% u
静态电源电流当Vsupply在最大电压时，输入V+/V-引脚的最大直流电流。
6 I$ @9 o  u* ~8 s9 Q  z$ z6 v0 v  H0 @
$ q, P  r6 I# `2 s输入电容在1MHz/1VRMS的条件下，于输入引脚和任一电源引脚之间测得的电容。

, O) {* n  K; E* L5 h$ t6 A
2、什么是瞬态电压？为什么需要注意这种电压？

8 ?% E' c9 u0 [  z6 b- E瞬态电压是由电能释放的短时高电压，通常在储存的能量突然释放，或有较重的电感负载或雷击等其它诱因时产生。
  {5 g$ X$ A3 D4 a在电气或电子电路中，可以通过开关控制方法预先释放该能量，也可以将其随机导入外部电源电路中。

1 }0 B) t0 b5 D* W( o: Q/ F- e! E反复瞬变现象通常在操作电机、发电机或在开/关反馈电路元件时产生。
而随机瞬变现象则通常在雷击或静电放电（ESD）时产生。
雷击和静电放电的发生是无法预测的，所以需要进行精密的监测以准确测算，尤其在电路板层面可能发生上述情况的时候更需注意。
: o3 G/ [$ W  o5 X3 u许多电子标准组使用公认的监测手段或测试方法对瞬变电压的产生进行了分析研究。
下表列举了瞬变现象的一些重要特征。
7 f: a; }- O# n! G( A* f2 a8 n
( Z) {9 v& r1 ?
/ Q" \* G8 i' I
表1：瞬变源及其量值示例
. R! N; P/ u( x0 B" \5 p
: Y2 s7 m- f; \1 H( w+ t瞬变电压峰值的特性

如下图所示，雷击和静电放电形成的瞬变电压峰值通常会形成一条“双指数”波形。




6 b/ p3 F  k2 u

图1：雷击的瞬变波形
* {  l0 L& S  u& m( N  U
8 m+ O) Q! j8 n+ E8 f: }


- H6 ?( H2 v  y* K: \2 e图2：静电放电的测试波形

雷击的指数生成时间在1.2微秒至10微秒之间（基本为10%至90%），持续时间在50微秒至1000微秒之间（峰值的50% ）
! ^3 P' Y4 H' P; M. n& ~  t。
( X! d4 R3 L7 \7 M+ T$ O/ D1 J而静电放电持续的时间则相对而言短很多。
生成时间小于1.0毫微秒。
持续总时间约为100纳秒。
2 C$ [1 E2 W4 l7 i5 \
, f. U0 B2 q; v, h; e: H: ]为什么瞬变现象越来越多地受到关注？
) K: V+ x: @4 D* X1 W" _! N2 ^
产品的小型化趋势使得产品对电气应力日益敏感。
以微处理器为例，其结构和导电通路无法处理由静电放电瞬变现象产生的强电流。
4 }& d. {2 R0 X7 A因为这类产品的操作电压非常低，所以必须控制电压干扰以防设备断路、潜在隐患或灾难性事件的发生。

! D* g9 ^% r4 Q3 y/ I" H目前，敏感微处理器广泛应用于各类设备之中。
从家用电器（例如洗碗机）至工业控制设备，甚至玩具都使用微处理器来提高性能和功效。
* s  f2 m6 C9 \2 e
大部分汽车也使用多重电子系统来控制发动机、空调、刹车系统，部分汽车还将其用于控制转向、牵引和安全系统。

应用设备和汽车内的很多附件或支持产品（例如电机或配件）都有可能产生危害整个系统的瞬变现象。
; n% }: s8 X5 E4 g. T* i
因此，缜密的电路设计不仅要考虑自然环境的影响，还需要注意相关产品存在的潜在威胁。
下表2列举了不同产品的技术弱点。

天会晴的哦

888888888888888888