İletişim sistemlerinde koruyucu diyotların kullanılması neden gereklidir?

一, iletişim sistemi mimarisinin özellikleri ve koruma gereksinimleri
Modern iletişim sistemleri, iki ana kategoriyi kapsayan elektromanyetik dalga iletim mekanizmalarına dayanmaktadır: kablosuz iletişim ve kablolu iletişim. Kablosuz sistemler atmosferik yayılma sinyallerine dayanırken, kablolu sistemler metal iletkenler aracılığıyla elektrik sinyallerini iletir. Şanzıman ortamından bağımsız olarak, sinyal iletiminin kaynak kodlama, modülasyon, kanal iletimi, demodülasyon vb. Gibi aşamalardan geçmesi ve sonuçta bilgiler hedef tarafından geri yüklenir. Bu işlem sırasında, sinyal bağlantısında geçici şoklar yaşayan herhangi bir düğüm veri hatalarına veya ekipman hatalarına neden olabilir.
485 otobüsünü örnek olarak alarak, iletişim mesafesi 1200 metreye ulaşabilir. Uzun mesafe iletimi, kolayca aşırı gerilim üreten sinyal zayıflaması ve elektromanyetik girişim süperpozisyonuna yol açar. Şimşek kaynaklı dalgalanmalar veya cihaz anahtarı geçişleri, koruyucu önlemler olmadan veriyolunda meydana geldiğinde, aşırı gerilim doğrudan sinyal hattını etkileyerek iletişim kesintisine veya ekipman hasarına neden olacaktır. Benzer şekilde, fiber optik iletişim sistemindeki fotoelektrik dönüşüm modülü ESD şokuna tabi tutulursa, hassas fotoelektrik cihazları kalıcı olarak başarısız olabilir.
2, koruyucu diyotların elektriksel özellikleri ve koruma mekanizması
Koruma diyotu, Zener diyot prensibine göre tasarlanmıştır ve çekirdek parametreleri arasında ters arıza voltajı (VBR), dinamik direnç (RDYN), kelepçe voltajı (VC) vb. Normal çalışma koşulları altında, diyotlar yüksek empedans özellikleri sergiler ve sinyal iletimi üzerinde hiçbir etkisi yoktur; Geçici aşırı gerilim VBR'yi aştığında, diyot hızla düşük empedans durumuna girer ve aşırı gerilim enerjisini yere yönlendirir.
ESD koruyucu diyotları örnek olarak alarak, tipik tepki süreleri 1N'lere eşit veya eşittir ve 8/20 μ S dalga formunun dalgalanma enerjisini emebilirler. Bir elektrostatik nabız sisteme girdiğinde, diyot dalgalanma akımını çığ arızası veya Zener arıza mekanizması yoluyla zemine ayırır ve sonraki devrenin voltajının kelepçe voltajını aşmamasını sağlar. Örneğin, hava yastığı kontrol sisteminde, ESD koruyucu diyotlar, kontrol ünitesini hasardan korumak için statik voltajı 15V içindeki sıkıştırabilir.
3, İletişim sistemlerinde koruyucu diyotların uygulama senaryoları
1. 485 otobüs koruması
485 veri yolu endüstriyel kontrol alanında yaygın olarak kullanılmaktadır ve koruma gereksinimleri uzun - mesafe iletim ve çok düğüm erişim özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Otobüste yıldırım dalgalanmaları meydana geldiğinde, geçici voltaj birkaç bin volt ulaşabilir. TV diyotlarını koruyucu bileşenler olarak kullanarak, VBR'leri veri yolu çalışma voltajından (genellikle 5V) daha yüksek olmalıdır ve rdyn, dalgalanma akımının etkili bir şekilde saptırılmasını sağlamak için yeterince düşük olmalıdır (1 ω'ya eşit veya 1 Ω'ya eşit). Deneyler, koruyucu diyotları yapılandırdıktan sonra, veri yolunun 50A'dan daha büyük veya daha büyük 8/20 μs dalgalanma akımlarına dayanabileceğini ve sistemin anti - parazit yeteneğini önemli ölçüde iyileştirebileceğini göstermiştir.
2. Fiber optik iletişim sistemlerinin korunması
Fiber optik alıcı -verici modüllerindeki fotodiyotlar ESD'ye son derece duyarlıdır ve bunların parçalanma voltajı genellikle 30V'nin altındadır. Alıcı uçtaki ESD koruma diyotlarına paralel olarak, statik voltaj güvenli bir aralık içinde kenetlenebilir. Örneğin, 10Gbps'lik bir fiber optik iletişim sisteminde, 0.5pf'den daha az kapasitansa sahip ESD diyotları kullanmak, bir veri iletim biti hata oranı (BER) 10 ^ -12'den daha iyi sağlarken sinyal bozulmasını önleyebilir.
3. Mobil iletişim cihazlarının korunması
Akıllı telefonlar ve tabletler gibi mobil cihazlar, ESD olayı olasılığı%30'a kadar olan günlük kullanım sırasında insan vücudu ile sıklıkla temas eder. ESD koruma diyotlarını RF ön - sonu ve USB arayüzü gibi anahtar düğümlerde dağıtılarak ekipman arıza oranı etkili bir şekilde azaltılabilir. Test verileri, koruyucu diyotları yapılandırdıktan sonra, ekipmanın ESD bağışıklığının IEC 61000-4-2 standardına uygun olarak ± 2kv'den ± 8kv'ye yükseldiğini göstermektedir.
4, Koruyucu Diyotların Seçimi ve Düzen Optimizasyonu
1. Parametre eşleştirme prensibi
Seçilirken, VBR, RDYN, CT, vb. Gibi parametrelerin kapsamlı bir şekilde dikkate alınması gerekir. Örneğin, yüksek - hız sinyal hatlarında (HDMI 2.1 gibi), Sinyal zayıflamasını önlemek için 0.3pf'den daha az CT olan ESD diyotları seçilmelidir; Güç koruma senaryosunda, 500W'dan daha büyük veya 500W'ye eşit dalgalanma emme kapasitesine sahip TV'lerin seçilmesi gerekir.
2. Düzen optimizasyon stratejisi
PCB düzeninde, koruyucu diyotlar parazitik endüktansını kısaltmak için korunan cihaza mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Örneğin, USB arayüz koruma tasarımında, diyotlar ve arayüz pimleri arasındaki mesafe 5 mm'den daha az veya eşit olmalıdır ve ESD akımının sinyal çizgileri üzerindeki etkisini azaltmak için bir "zemin düzlemi dolusu" yapısı kullanılmalıdır.
3. Güvenilirlik doğrulaması
Koruma şemasının etkinliğini sağlamak için IEC 61000 - 4-5 dalgalanma testi ve IEC 61000-4-2 ESD testi gibi standartlara göre doğrulanmıştır. Örneğin, belirli bir iletişim baz istasyonunun güç koruma tasarımında, 8/20 μs dalgalanma akımının testini 20ka'dan daha büyük veya eşit olarak başarıyla geçen üç seviyeli bir koruma mimarisi (gaz deşarj tüpü+varistör+TV diyotu) benimsenmiştir.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd