Waarom is het nodig om beschermende diodes te gebruiken in communicatiesystemen?

一, Kenmerken en beschermingsvereisten van de architectuur van het communicatiesysteem
Moderne communicatiesystemen zijn gebaseerd op elektromagnetische golftransmissiemechanismen, die twee hoofdcategorieën bestrijken: draadloze communicatie en bekabelde communicatie. Draadloze systemen zijn afhankelijk van atmosferische voortplantingssignalen, terwijl bekabelde systemen elektrische signalen overbrengen via metaalgeleiders. Ongeacht het transmissiemedium moet signaaltransmissie door fasen gaan zoals broncodering, modulatie, kanaaltransmissie, demodulatie, enz., En uiteindelijk wordt de informatie hersteld door de bestemming. Tijdens dit proces kan elk knooppunt in de signaalverbinding die tijdelijke schokken ervaart, resulteren in gegevensfouten of fouten van apparatuur.
Als ik de 485 -bus als voorbeeld neemt, kan de communicatieafstand 1200 meter bereiken. Transmissie op lange afstand leidt tot signaalverzwakking en superpositie van elektromagnetische interferentie, die gemakkelijk overspanning genereert. Wanneer door bliksem geïnduceerde pieken of apparaatschakelaartransiënten op de bus optreden, heeft overspanning zonder beschermende maatregelen rechtstreeks invloed op de signaallijn, waardoor communicatieonderbreking of apparatuurschade wordt veroorzaakt. Evenzo, als de foto -elektrische conversiemodule in het glasvezelcommunicatiesysteem wordt onderworpen aan ESD -schok, kunnen de gevoelige foto -elektrische apparaten permanent falen.
2, elektrische kenmerken en beschermingsmechanisme van beschermende diodes
De beveiligingsdiode is ontworpen op basis van het principe van de Zener -diode en de kernparameters van de kern omvatten reverse breakdown -spanning (VBR), dynamische weerstand (RDYN), klemspanning (VC), enz. Onder normale werkomstandigheden vertonen diodes hoge impedantie -eigenschappen en hebben geen invloed op signaaltransmissie; Wanneer de voorbijgaande overspanning de VBR overschrijdt, komt de diode snel in een lage impedantietoestand en leidt de overspanningsenergie naar de grond.
Het nemen van ESD -beschermende diodes als een voorbeeld, hun typische responstijd is kleiner dan of gelijk aan 1NS, en ze kunnen overspanningsergie van 8/20 μ s golfvorm absorberen. Wanneer een elektrostatische puls het systeem binnenkomt, verdeelt de diode de stroomstroomstroom om te aarden door lawine -afbraak of het uitsplitsingsmechanisme van Zener, waardoor de spanning van het daaropvolgende circuit de klemspanning niet overschrijdt. In het airbagbesturingssysteem kunnen ESD -beschermende diodes bijvoorbeeld de statische spanning binnen 15V vastklemmen om de controle -eenheid te beschermen tegen schade.
3, Toepassingsscenario's van beschermende diodes in communicatiesystemen
1. 485 busbescherming
De 485 -bus wordt veel gebruikt op het gebied van industriële controle en de beschermingsvereisten komen voort uit lange - afstandstransmissie en multi -knooppunttoegangskarakteristieken. Wanneer bliksemstijgingen op de bus plaatsvinden, kan de tijdelijke spanning enkele duizenden volt bereiken. Met behulp van tv -diodes als beschermende componenten, moet hun VBR hoger zijn dan de bus -bedrijfsspanning (meestal 5V) en RDYN moet laag genoeg zijn (kleiner dan of gelijk aan 1 Ω) om een ​​effectieve omleiding van de stroomstroom te garanderen. Experimenten hebben aangetoond dat na het configureren van beschermende diodes de bus kan weerstaan ​​om een ​​overspanningsstromen van 8/20 μS groter dan of gelijk aan 50A te weerstaan, waardoor de interferentievermogen van het systeem aanzienlijk wordt verbeterd.
2. Bescherming van glasvezelcommunicatiesystemen
De fotodioden in glasvezel -transceivermodules zijn extreem gevoelig voor ESD en hun afbraakspanning is meestal lager dan 30V. Door parallel aan de Dodes van ESD -bescherming aan de ontvangende kant te parallel, kan de statische spanning binnen een veilig bereik worden geklemd. In een 10Gbps glasvezelcommunicatiesysteem kan het gebruik van ESD -diodes met een capaciteit van minder dan of gelijk aan 0,5 pf signaalvervorming voorkomen en tegelijkertijd een bitfoutpercentage van data -transmissie (ber) beter dan 10 ^ -12 waarborgen.
3. Bescherming van mobiele communicatie -apparaten
Mobiele apparaten zoals smartphones en tablets komen vaak in contact met het menselijk lichaam tijdens het dagelijks gebruik, met een ESD -gebeurteniskans van maximaal 30%. Door ESD -beschermingsdiodes te implementeren bij belangrijke knooppunten zoals RF Front - End en USB -interface, kan het faalpercentage van de apparatuur effectief worden verlaagd. Testgegevens blijkt dat na het configureren van beschermende diodes de ESD-immuniteit van de apparatuur is toegenomen van ± 2KV tot ± 8KV, in overeenstemming met de IEC 61000-4-2 standaard.
4, selectie en lay -outoptimalisatie van beschermende diodes
1. Parameter matching principe
Bij het selecteren is het noodzakelijk om parameters zoals VBR, RDYN, CT, enz. Te overwegen, bijvoorbeeld in hoge - snelheidssignaallijnen (zoals HDMI 2.1), ESD -diodes met CT minder dan of gelijk aan 0,3PF moet worden geselecteerd om signaalverzekering te voorkomen; In het vermogensbeveiligingsscenario moeten tv -diodes met piekabsorptiecapaciteit groter dan of gelijk aan 500W worden geselecteerd.
2. Layout -optimalisatiestrategie
In PCB -lay -out moeten beschermende diodes zo dicht mogelijk bij het beschermde apparaat worden geplaatst om parasitaire inductantie te verkorten. In het ontwerp van de USB -interfacebescherming moet de afstand tussen diodes en interfacepinnen bijvoorbeeld kleiner zijn dan of gelijk zijn aan 5 mm, en een structuur "grondvlakbehuizing" moet worden gebruikt om de impact van ESD -stroom op signaallijnen te verminderen.
3. Betrouwbaarheidsverificatie
Geverifieerd volgens normen zoals IEC 61000 - 4-5 Surge-test en IEC 61000-4-2 ESD-test om de effectiviteit van het beveiligingsschema te waarborgen. In het ontwerp van het vermogensbescherming van een bepaald communicatie-basisstation werd bijvoorbeeld een beschermingsarchitectuur op drie niveaus (gasontladingsbuis+varistor+tv's diode) overgenomen, die met succes de test van 8/20 μ s pijpenstroom groter dan of gelijk aan 20KA heeft doorstaan.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd{{2};