對于工程師來說，浪涌保護不僅僅是選擇合適的電源板或者拔下幾根電纜，主要涉及在 PCB 布局中放置瞬態保護組件并應用明確的接地策略。
如果選擇了錯誤的保護，可能會導致瞬態保護從一開始就失效。選擇瞬態抑制二極管時，你需要了解一些參數：
1、反向偏置擊穿電壓 (VB)
這是 TVS 二極管開始導通時的反向偏置電壓。一旦 TVS 二極管開始導通，它會將 ESD 脈沖從受保護的組件轉移開。
2、鉗位電壓 (VC)
鉗位電壓是 TVS 二極管在超過反向偏置擊穿后將顯著導通的最小電壓。該值定義在指定峰值電流的限制范圍內。
通常，較低的 VC 值將為組件提供更多保護，因此應選擇 VC，使其小于受保護組件的輸入電壓限制。
3、額定關斷電壓 (VWM)
這表示反向偏置電壓限制，低于該限制 TVS 二極管將保持絕緣。在額定關斷電壓內，TVS 二極管具有高阻抗，只有少量泄漏電流。
4、峰值脈沖功率耗散 (PPP)
當 ESD 發生在信號線上并且信號線上存在 TVS 二極管時，二極管將開始導通，脈沖可以通過二極管。這允許二極管將 ESD 脈沖從受保護電路轉移開。典型的連接方式是將陽極接地，這樣 ESD 脈沖就會傳到地里。只要接地區域存在低阻抗路徑，脈沖就會從受保護的組件轉移開。
TVS 二極管
雙向和單向TVS二極管
在購買TVS二極管時，要注意一般來說，統稱TVS二極管指單向型TVS二極管，如果你需要雙向的TVS二極管嗎，則需要說明。
那么應該選擇哪種類型的TVS二極管？使用雙向TVS二極管的主要原因是在電路承載正極性和負極性信號時提供保護。這就是為什么你有時候會在差分對或者在正負極性之間振蕩的模擬線路上看到雙先鋒TVS二極管。
TVS 二極管連接的典型示意圖
在此示例中，如果在 D+ 和 D- 線路暴露于外部環境的位置發生 ESD ，并且產生相對于 GND 的正電壓，則只要 ESD 電壓達到，TVS 二極管就會開始導通超過了 TVS 反向偏置擊穿電壓。如果發生導致電流開始在 GND 平面中流動的 ESD ，只要系統中存在低阻抗接地路徑，電流就應該完全從組件轉移開。
在接地導體接收 ESD 的情況下，最好使用雙向 TVS 二極管，因為它仍會提供一些保護，而如果 TVS 二極管是單向的，收發器可能仍會暴露在某些電壓下。雙向 TVS 二極管的首選轉移發生，因為施加的脈沖需要上升到某個閾值（TVS 二極管上半部分的 VB 值）以上，然后才能從 GND 到跡線進行導通。
在 PCB 布局中，應遵循一些重要準則以使 TVS 二極管正常工作。這些包括放置、接地以及在屏蔽層上使用任何無源元件，如電阻或電容。
1、TVS 二極管的放置
由于 ESD 可能發生在電子設備中暴露的導體附近，因此最好將 TVS 二極管放置在這些導體暴露于外部環境的區域附近。下面顯示了一個帶有 2 針連接器的簡單布局示例。
將 TVS 二極管放置在有接收 ESD 脈沖危險的裸露導體附近
PCB 走線具有一些 寄生電感，可能導致 TVS 二極管的鉗位電壓增加到其指定限值以上。TVS 二極管的走線也應相對于收發器的走線較短，以最大限度地降低阻抗并確保消散浪涌中的過多能量。這將最大限度地減少通向 TVS 二極管的路徑中的寄生電感。
2、接地
如果可能，最好將 TVS 二極管連接到與受保護組件不同的接地網。這并不意味著應該拆分地平面。相反，最安全的連接類型是將 TVS 二極管連接到機箱 接地中的金屬元件（如果可用），通常通過連接到機箱螺釘或安裝孔的跡線進行連接。如果此連接不可用，則可以連接到內部平面。但是，在存在強 ESD 風險的環境中，設備應封裝在具有安全金屬底盤接地和接地連接的底盤中。
3、消除屏蔽無源
某些組件（如屏蔽連接器）將具有一些額外的金屬屏蔽層來保護裸露的導體。連接器上的屏蔽并不意味著機械或熱保護，它實際上是為了防止噪聲接收和防止 ESD。如果存在 ESD 危險，則可以將屏蔽連接器與 TVS 二極管一起使用。TVS 二極管連接到信號線，連接器上的屏蔽層直接接地。
數據線上兩個 TVS 二極管的連接示例
上圖中，在機箱和信號接地之間放置了一個直接連接。典型的方法是將此連接放在系統中的一個位置，以確保所有導體上的接地電位均勻，但仍然可以控制常規返回電流，使其不會通過機箱。只要 GND 是低阻抗、低電感接地層，同樣適用這個方法。如果這是系統的電隔離區域，最好將該連接置于更靠近連接器主體的位置，如上圖所示。
在某些情況下，你可能會看到有人試圖通過緩沖電路或并聯 RC 電路將屏蔽層接地。這兩者都破壞了使用屏蔽連接器的全部目的。相反，在屏蔽和底盤接地（如果可用）或接地層之間建立直接連接，這將創建一個極低阻抗的接地路徑，防止 ESD 事件中的能量到達受保護的組件。在某些情況下，控制返回電流會遇到麻煩（例如浮動接地），適當的方法是在屏蔽層和接地層之間放置一個大電容，這確保可以分流快速 ESD 脈沖，并且不會由于兩個接地之間的任何偏移而從系統輻射高頻噪聲。
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