TVS二极管阵列

Littelfuse的瞬态抑制二极管阵列(SPA®硅保护阵列)从非常快,经常损坏的电压瞬变,例如闪电和静电放电(ESD)设计用于保护电子器件。他们提供的I / O接口和数字信号和模拟信号线的理想保护解决方案,计算机和消费类便携式电子产品市场。

Littelfuse的瞬态抑制二极管阵列是在一个范围内包装构型,包括DIP,SOIC,MSOP,SOT23 SOT143,SC70,SOT5x3,SOT953,μDFN,SOD723,和倒装芯片的使用。

Littelfuse的瞬态抑制二极管阵列提供具有非常低的电容,漏电流和钳位电压高电平保护(每IEC 61000-4-2的30kV)的。欲了解更多强大的应用程序,SP03-XX和SP30xx设备可用于IEC 61000-4-4标准/ 5 EFT和雷击瞬变威胁。

静电放电(ESD)是造成电子电路构成严重威胁的电气瞬变。最常见的原因是两种不同材料之间的摩擦,导致其表面上的电荷的积聚。通常情况下,一个表面是人体的,它是不寻常的这种静电荷达到潜在的高至15000伏特。在6000伏静电,静电放电事件将是痛苦的人。低电压放电可能会被忽视,但仍可能对电子元件和电路造成灾难性的损害。

介绍TVS二极管阵列

Littelfuse SPA TVS二极管阵列的设计,以保护模拟和数字信号线,如USB和HDMI,从各种暂态威胁使用最低可能的钳位电压。它们提供了更广泛的应用和改进脉冲保护性能比传统二极管。

这些功能强大的二极管可以安全地吸收在IEC 61000-4-2国际标准规定的最高级别(4)重复ESD冲击,而不会降低性能。

关键特性

  • 低电容为30pF到0.65pF通常
  • 保护ESD IEC 610000-4-2接触放电向上的高电平,以±20kV的,空气排放到±30kV的,EFT IEC 61000-4-4 40A(5 / 50ns的)
  • 低钳位电压
  • 低泄漏,最大0.5微克A
  • 多达14个输入保护
  • 可用节省空间的表面安装,通孔和小尺寸包装安装接近输入端口,以最佳保护
  • 符合ROHS,无铅

Littelfuse的SPA®TVS二极管阵列:
它们是如何工作的?

Littelfuse的SPA®TVS二极管阵列,提供针对ESD的高水平保护,电磁干扰(EMI),电气快速瞬变(EFT)和闪电,主要用于敏感数字和模拟输入电路,数据,信号或控制线上的电源操作。

这些器件有两种工作方式,首先,它们通过二极管吸收瞬态电流,以控制电流,然后,一个雪崩二极管或齐纳二极管,钳住电压水平。这样可以防止设备超过额定电压。在过电压故障情况下,设备必须在规定的电流波形下有一个低箝位电压,以保护敏感的IC和端口。

正常运行时,反向停机电压必须高于设备供电/工作电压,漏泄电流小,防止电源负载。器件电容必须足够低,以减少输入信号的失真。该设备包必须占地小,高度低,以实现高密度印刷电路板(PCB)布局。

该装置必须承受如在IEC 61000-4-2中指定的多个ESD / EFT脉冲。

定义和术语

工作电压范围(V电源):

电源电压可以是跨过V +和V-端子的范围限制。的SCR /二极管阵列不具有固定的导通或工作电压。这些装置在输入和电源轨,从而在同一台设备之间“浮动”可在其范围内的任何潜在的操作。

正向电压降:

输入引脚和各自的电源引脚之间为特定的正向电流的最大正向电压降。

反向电压降:

对于特定的反向电流的输入引脚和相应的电源引脚之间的最大反向电压降。

反向对峙电压:

该装置VR应该比电路(或电路的一部分)被保护的峰值操作级别等于或更大。这是为了确保SPA的不夹电路驱动电压。

反向漏电流:

在规定电压下测量的最大状态电流。

钳位电压:

这可以在整个保护器时经受的最大峰值脉冲电流来测量最大电压。

输入漏电流:

在输入端以规定的电压提供给输入端的直流电流。

静电源电流:

在Vsupply的最大电压下进入V+/V管脚的最大直流电流

输入电容:

应用1MHz/1VRMS时,在输入引脚和任一电源引脚之间测量的电容。

Littelfuse TVS二极管阵列(SPA)
选择与产品概述

Littelfuse TVS二极管阵列(SPA)®设备的家庭)是用于抑制ESD和其他电气瞬态为他们的速度和夹紧的理想选择水平是必要的,以保护当今集成电路。该系列提供广泛的设备,以适应广大的市场与ESD等级可用的应用程序达到30kV和寄生电容低至0.4pF。下面列出了所有的Littelfuse SPA表®TVS二极管阵列与每个几个关键规格一起系列。有关特定系列的更多信息,请点击系列名称。

系列名称和页面链接 ESD级别(接触) I / O帽 v读写存储器 闪电(TP= 8/20μs) 数量的渠道 包选项
通用ESD保护:
SP050xBA ±30千伏 50pF (30pF @ 2.5V) 5.5 v N/A 2 SOT23-3 SC70-3
3. SOT143
4 SOT23-5 SC70-5
5 SOT23-6 SC70-6
6 MSOP-8
SP1001 ±15千伏 12pF (8pF @ 2.5V) 5.5 v 2 2 SC70-3 SOT553
4 SC70-5 SOT553
5 SC70-6 SOT563
SP1002 ±8千伏 6pF (5pF @ 2.5V) 6 v 2 1 SC70-3
2 SC70-5
SP1003 ±25 kv 30pF (17pF @ 2.5V) 5伏 7一个 1 SOD723
SP1004 ±8千伏 6pF (5pF @ 1.5V) 6 v 2 4 SOT953
SP1005 ±30千伏 30pF的(23pF @ 2.5V) 6 v 10 1 0201倒装芯片
SP1007 ±8千伏 5pF (3.5pF @ 5V) 6 v 2 1 0201倒装芯片
SP1010 ±8千伏 6pF (3.5pF @ 2.5V) 6 v 1 4 1.25μDFN-6 x1.0mm
SP1011 ±15千伏 12pF (7pF @ 2.5V) 6 v 2 4 1.25μDFN-6 x1.0mm
SP720 ±4 kv 3 pf 30V或(±15V) 3 14 SOIC-16 PDIP-16
SP721 ±4 kv 3 pf 30V或(±15V) 3 6 SOIC-8 PDIP-8
SP723 ±8千伏 5pF的 30V或(±15V) 7一个 6 SOIC-8 PDIP-8
SP724 ±8千伏 3 pf 20 v(±10 v) 3 4 SOT23-6
SP725 ±8千伏 5pF的 30V或(±15V) 14个 4 SOIC-8
低电容ESD保护:
SP3001 ±8千伏 0.65 pf 6 v 2.5 4 SC70-6
SP3002 ±12 kv 0.85pF 6 v 4.5 4 SC70-6 SOT23-6六吋DFN-6 1.6x1.6mm
SP3003 ±8千伏 0.65 pf 6 v 2.5 2 SC70-5 SOT553
4 SC70-6 SOT563 MSOP-10
SP3004 ±12 kv 0.85pF 6 v 4 4 SOT563
SP3010 ±8千伏 0.45 pf 6 v 3 4 μDFN-10 2.5x1.0mm
SP3011 ±8千伏 0.40 pf 6 v 3 6 μDFN-14 3.5x1.35mm
闪电过载保护:
sp03 - 3.3 ±30千伏 16 pf 3.3V 150年,一个 2 SOIC-8
SP03-6 ±30千伏 16 pf 6 v 150年,一个 2 SOIC-8
sp03a - 3.3 ±30千伏 4.5 pf 3.3V 150年,一个 2 SOIC-8
SPLV2.8 ±30千伏 3.8 pf 2.8 v 24A 1 SOT23-3
SPLV2.8-4 ±30千伏 3.8 pf 2.8 v 24A 4 SOIC-8
SP3050 ±20 kv 2.4 pf 6 v 10 4 SOT23-6
SP4060 ±30千伏 4.4pF 2.5 v 20A 8 MSOP
ESD和EMI滤波器:
SP6001 ±30千伏 24pF(C二极管=为12pF) 6 v ≥-30dB @ 1GHz的 4 μDFN-8 1.7x1.35mm
6 μDFN-12 2.5x1.35mm
8 3.3μDFN-16 x1.35mm
SP6002 ±30千伏 30pF的(C二极管= 15 pf) 6 v ≥-30dB @ 1GHz的 4 μDFN-8 1.7x1.35mm
6 μDFN-12 2.5x1.35mm

什么是瞬态电压?

电压瞬变被定义为短持续时间浪涌电能的和是先前存储的或通过其他手段,如重电感负载或闪电感应的能量的突然释放的结果。在电气或电子电路,该能量可以以可预测的方式通过受控开关动作释放,或随机地感应到来自外部源的电路。

可重复瞬变经常是由电动机、发电机的运行或无功电路元件的开关引起的。另一方面,随机瞬变常由闪电和静电放电(ESD)引起。闪电和ESD通常不可预测地发生,并且可能需要详细的监控来精确地测量,特别是在电路板水平上的感应。许多电子标准组织使用公认的监测或测试方法对瞬态电压发生进行了分析。几个瞬变过程的关键特性如下表所示。

电压 当前 上升时间 期限
灯光 25 kv 20kA的 10μs 1毫秒
切换 600 v 500A 50μs 500毫秒
EMP 1 kv 10 为20ns 1毫秒
防静电 15kV的 30 <1ns的 为100ns

表1。瞬变源和量级的例子

瞬态电压尖峰的特性

瞬态电压峰值通常表现为“双指数”波,如下图所示:雷电和ESD。

图1所示。雷电瞬态波形

图2。ESD测试波形

闪电的指数上升时间在1.2闪点秒到10闪点秒之间(本质上是10%到90%),持续时间在50闪点秒到1000闪点秒之间(峰值的50%)。而ESD则是一个持续时间短得多的事件。上升时间被表征为小于1.0ns。整个持续时间大约为100纳秒。

为什么越来越多的关注瞬变?

元件的小型化导致了对电应力的敏感性的增加。例如,微处理器的结构和导电路径不能处理来自ESD瞬变的大电流。这些元件在非常低的电压下工作,因此必须控制电压扰动,以防止设备中断和潜在的或灾难性的故障。

今天,敏感微处理器在许多设备中都很流行。从洗碗机等家用电器,到工业控制器,甚至玩具,所有东西都使用微处理器来提高功能和效率。

大多数车如今也采用多种电子系统控制发动机,气候,制动和,在某些情况下,转向系统,牵引力和安全系统。

许多电器和汽车本瞬态威胁到整个系统内的子或支持组件(如电动机或附件)。

仔细的电路设计不仅要考虑环境场景,还要考虑相关元件的潜在影响。下面的表2显示了各种组件技术的脆弱性。

设备类型 漏洞(伏)
vmo 30 - 1800
场效应晶体管 100-200
GaAsFET 100 - 300
EPROM One hundred.
JFET 140-7000
CMOS 250-3000
肖特基二极管 300-2500
双极晶体管 380 - 7000
可控硅 680 - 1000

表2:设备的脆弱性的范围。

ESD(静电放电)

静电放电的特征是非常快的上升时间和非常高的峰值电压和电流。这种能量是的对象之间的正和负电荷的不平衡的结果。

以下是一些根据相对湿度(RH)可产生的电压的例子:

  • 走跨越地毯:
    35kV @ RH = 20%;1.5kV @ RH = 65%

  • 走跨越乙烯基地板:
    12kV @ RH = 20%;250V @ RH = 65%

  • 工人在板凳:
    6kV @ RH = 20%;100V @ RH = 65%

  • 乙烯基封邮件:
    7kV @ RH = 20%;600V @ RH = 65%

  • 从桌上拿起塑料袋:
    20kV @ RH = 20%;1.2kV @ RH = 65%

由上一页表2可以看出,日常活动产生的ESD可以远远超过标准半导体技术的漏洞阈值。图2显示了IEC 61000-4-2测试规范中定义的ESD波形。

感应负载开关

感应负载的切换产生高能量瞬变,随负载的增加而增大。当感应负载关闭时,塌陷的磁场转化为电能,呈现双指数瞬态形式。根据电源的不同,这些瞬变电流可以达到数百伏特和数百安培,持续时间为400ms。

典型的电感瞬变源有:

  • 发电机
  • 发动机
  • 继电器
  • 变压器

这些例子在电气和电子系统中非常常见。由于负载的大小根据应用的不同而不同,波形、持续时间、峰值电流和峰值电压都是真实瞬变过程中存在的变量。一旦这些变量可以近似,一个合适的抑制技术可以被选择。

Figure_3._Automotive_Load_Dump

图3。汽车荷载转储

图3,显示了一个瞬态,这是存储能量的结果在交流发电机的汽车充电系统。车辆中的其他直流电动机也可能造成类似的暂态。例如,直流电机供电设施,如电源锁,座位和窗户。这些不同的应用直流电机可以产生瞬变,就像在外部环境产生的瞬变一样对敏感电子元件有害。

闪电引起的瞬变

虽然直接袭击具有明显的破坏性,但闪电引起的瞬变并不是直接袭击的结果。当雷击发生时,会产生磁场,在附近的电缆中诱发大强度的瞬变。

图4,显示了一个云对云的打击将如何影响不仅是架空电缆,而且是埋在地下的电缆。即使是1英里(1.6公里)外的一次打击,也能在电缆中产生70伏电压。

Figure_4._Cloud到Cloud_Lightning_Strike

图4。云间雷击

图5,下面的页上,示出了云对地面撞击的效果:瞬变产生的效果要大得多。

Figure_5._Cloud-to-Ground_Lightning_Strike

图5.云对地闪电攻击

图6显示了感应雷击扰动的典型电流波形。

Figure_6._Peak_Pulse_Current_Test_Waveform

图6。峰值脉冲电流测试波形

瞬态威胁的技术解决方案

由于瞬变和应用的类型不同,因此正确匹配不同应用场合的抑制方案是非常重要的。Littelfuse提供最广泛的电路保护技术,以确保您得到正确的解决方案,您的应用。有关常见设计问题的进一步信息,请访问我们的在线应用说明和设计说明库//www.kyqhra.com。