TVS在數(shù)字移動電話電路中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：針對靜電放電和電快速瞬變脈沖群(ESD／EFT)等危險(xiǎn)浪涌電壓會給數(shù)字移動電話帶來死機(jī)、損壞等致命危害的問題，便于電路設(shè)計(jì)人員加深對TVS器件的認(rèn)識，設(shè)計(jì)出高可靠性的保護(hù)電路，文章通過分析TVS器件的特性和主要參數(shù)及其工作原理，得出了TVS是一種十分有效地保護(hù)器件，但在應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)針對不同的保護(hù)對象及電路的相關(guān)參數(shù)來選用元件，同時(shí)給出了TVS器件在數(shù)字移動電話電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用保護(hù)電路，并對加強(qiáng)電路本身的抗干擾設(shè)計(jì)提出了建議。
關(guān)鍵詞：TVS；數(shù)字移動電話；保護(hù)電路設(shè)計(jì)；抗干擾設(shè)計(jì)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展和集成電路的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代數(shù)字移動電話(手機(jī))不斷朝著尺寸小型化、功能多樣化和高度集成化方向發(fā)展，其智能化、集成度越來越高，容易受到ESD／EFT(靜電放電／電快速瞬變脈沖群)和共模／差模浪涌沖擊等浪涌電壓的干擾，可能會造成手機(jī)工作異常、死機(jī)，甚至損壞并引發(fā)其他的安全問題。所以在手機(jī)上市之前，我國都強(qiáng)制要求進(jìn)行入網(wǎng)測試，而入網(wǎng)測試中明確要求進(jìn)行ESD和其他浪涌沖擊的測試，其中接觸放電需要做到±8 kV靜電正常，空氣放電需要做到±15 kV靜電正常，這就對其浪涌防護(hù)電路提出了更嚴(yán)格苛刻的要求。TVS半導(dǎo)體浪涌抑制器件具有功率大、響應(yīng)時(shí)間短、殘壓低等優(yōu)點(diǎn)，與壓敏電阻元件相比，具有優(yōu)越的保護(hù)性能。將其應(yīng)用于數(shù)字移動電話電路的精細(xì)保護(hù)，設(shè)計(jì)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)的浪涌保護(hù)方案，至關(guān)重要。

1 TVS的主要參數(shù)
TVS瞬態(tài)電壓抑制器有單極性與雙極性之分，如圖1所示，它是在穩(wěn)壓二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，單極性只對一個(gè)方向的浪涌電壓沖擊起保護(hù)作用，相當(dāng)于一個(gè)穩(wěn)壓二極管的作用，雙極性瞬態(tài)二極管對相反的極性浪涌電壓沖擊都起保護(hù)作用，相當(dāng)于兩只穩(wěn)壓管反向串聯(lián)，它與穩(wěn)壓二極管不同之處是結(jié)電容小，響應(yīng)時(shí)間短。TVS管也可以與二極管串聯(lián)，利用二極管寄生電容較小的特點(diǎn)來降低總寄生電容，可以實(shí)現(xiàn)對高速信號端口的保護(hù)，如圖1(c)，(d)中所示。瞬態(tài)電壓抑制器可承受的沖擊電流由下式可得：
I沖擊=W沖擊／V沖擊
式中：I沖擊為沖擊電流峰值，單位：A；W沖擊為峰值功率瓦數(shù)，單位：W；V沖擊為擊穿電壓，單位：V。

TVS瞬態(tài)電壓抑制器按峰值功率可分為500 W，1 000 W，1 500 W，5000 W等多種型號，TVS的規(guī)格及主要參數(shù)見表1所示。用于手機(jī)電路的浪涌防護(hù)的TVS，一般情況要求峰值功率Pppm500W，反向變位電壓VWM為5～8 V，擊穿電壓VBR為6～8．5 V，反向電流ID為5～50 μA可根據(jù)電路的實(shí)際參數(shù)及保護(hù)要求來選擇，TVS的極間電容范圍根據(jù)龜路的特性來確定。