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守護(hù)電子世界的脆弱神經(jīng):揭秘關(guān)鍵接口的靜電與浪涌保護(hù)藝術(shù)(1)

廖竹君 ? 來源:上海雷卯電子科技有限公 ? 作者:上海雷卯電子科技 ? 2024-06-28 16:50 ? 次閱讀
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數(shù)據(jù)接口的靜電和浪涌防護(hù)是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分,其重要性在于保護(hù)敏感的電子設(shè)備免受外部環(huán)境因素造成的損害。靜電放電(ESD)和浪涌是兩種常見的威脅,它們能夠瞬間產(chǎn)生高電壓或大電流,對(duì)電路造成潛在的破壞。

ESD通常發(fā)生在人體或其他物體接近或接觸電子設(shè)備時(shí),而浪涌則可能由雷擊、電力系統(tǒng)故障或其他電磁干擾事件引起。這些瞬態(tài)事件可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)接口的物理損壞,數(shù)據(jù)丟失,或者系統(tǒng)不穩(wěn)定,從而影響設(shè)備的正常運(yùn)行。特別是在數(shù)據(jù)中心、工業(yè)控制通信網(wǎng)絡(luò)等對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用中,一次意外的ESD或浪涌事件就可能引發(fā)服務(wù)中斷,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

因此,通過使用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)元件如ESD二極管、TVS二極管、氣體放電管(GDT)、壓敏電阻等,建立多級(jí)防護(hù)機(jī)制,可以有效吸收或?qū)ё哌@些瞬變能量,確保這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)接口的安全與系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。

雷卯針對(duì)不同的數(shù)據(jù)接口的不同保護(hù)需求提供了各種方案。

eSATA(External Serial ATA)接口是一種基于Serial ATA(SATA)標(biāo)準(zhǔn)的外部接口技術(shù),專為連接外部存儲(chǔ)設(shè)備而設(shè)計(jì)。它提供了一種高速、可靠的方式,使用戶能夠像連接內(nèi)部硬盤一樣方便地接入外部SATA硬盤、SSD或光驅(qū)等存儲(chǔ)設(shè)備,而無需打開計(jì)算機(jī)機(jī)箱。

eSATA接口通過使用與內(nèi)部SATA相同的信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,消除了傳統(tǒng)USB或Firewire接口可能帶來的性能瓶頸,從而能夠充分利用存儲(chǔ)設(shè)備的最大讀寫速度。

12.1 eSATA 靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):eSATA提供6000Mbit/s的傳輸速度,雷卯采用集成器件防護(hù),寄生電容<1pf,保證信號(hào)完整性,滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4,接觸放電8kV,空氣放電15kV

12.2 eSATA 靜電保護(hù)方案2

方案優(yōu)點(diǎn):eSATA可用LC05CD或ULC0502M3Q,雷卯采用超低電容集成器件防護(hù), 寄生電容<1pf,可以保證信號(hào)完整性的同時(shí),通過靜電測試。滿足IEC61000-4-2,等 級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。

T1和E1屬于準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)。T1接口提供1.544 Mbps的總帶寬,分為24個(gè)時(shí)隙,每個(gè)時(shí)隙可承載一個(gè)64 Kbps的通道,常用于電話和數(shù)據(jù)傳輸。而E1接口遵循歐洲標(biāo)準(zhǔn),帶寬為2.048 Mbps,包含32個(gè)時(shí)隙,同樣每個(gè)時(shí)隙通常為64 Kbps,適用于更廣泛的國際應(yīng)用,特別是在中國也采納了這一標(biāo)準(zhǔn)。兩者都是基于時(shí)分復(fù)用技術(shù),確保高效利用帶寬資源,廣泛應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接、ISP接入、遠(yuǎn)端接入以及多種通信協(xié)議的傳輸。

13.1 T1 E1接口靜電浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用集成器件防護(hù),節(jié)約空間,提供大浪涌器件前級(jí)保護(hù)。保證信號(hào)完整性,滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4,接觸放電8kV,空氣放電15kV。

I/O接口,即輸入/輸出接口,是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分,它作為中央處理器CPU)與外部設(shè)備之間的橋梁,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的雙向傳輸。這些接口允許計(jì)算機(jī)與外部世界進(jìn)行交互,無論是從鍵盤接收輸入命令、向顯示器發(fā)送圖像數(shù)據(jù),還是與硬盤、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

14.1 普通IO靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用普通低電容集成器件防靜電,滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4,接觸放電8kV,空氣放電15kV。 單路的0402封裝器件可選。

MCU串口,即微控制器(Micro controller Unit)中的串行通信接口,是一種實(shí)現(xiàn)微控制器與外部設(shè)備間高效數(shù)據(jù)交換的技術(shù)。通過串行方式,即逐位依次傳輸數(shù)據(jù),MCU串口能夠把外部設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為微控制器可識(shí)別的信號(hào),使微控制器能夠控制這些設(shè)備;同時(shí),它也將微控制器發(fā)出的指令轉(zhuǎn)化為外部設(shè)備能理解的形式,以執(zhí)行控制功能。

14.2 MCU串口UART分立式靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):常見的UART提供115200Mbps的傳輸速度,雷卯采用分立器件防護(hù), 方便設(shè)計(jì)放置,保證信號(hào)完整性。ESDA33CP30,SMDA05CCN,ULC0542C滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4。

14.3 MCU串口UART集成式靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):UART提供11520Mbps的傳輸速度,雷卯采用單顆器件防護(hù),節(jié)約空間, 保證信號(hào)完整性,ULC3304P10, ULC0524P 的1腳和6腳之間,2腳和9腳之間,4腳和7腳之間可以連通,方便PCB布線,滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV,保證工業(yè)客戶的各種電氣干擾。

Keyboard按鍵是構(gòu)成計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備輸入設(shè)備——鍵盤的基本單元,用戶通過按下這些物理按鈕向設(shè)備發(fā)送指令或輸入信息

15.1 Keyboard按鍵分立器件靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用普通低電容分立器件防靜電,滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4, 接觸放電8kV,空氣放電15kV。

15.2 Keyboard按鍵集成器件靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用普通低電容集成器件防靜電,滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4, 接觸放電8kV,空氣放電15kV。

CAN,全稱Controller Area Network,即控制器局域網(wǎng)絡(luò),是一種國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議,廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。CAN總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于在分布式控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸,具備多主控制、錯(cuò)誤檢測與恢復(fù)、故障封閉等特性,支持節(jié)點(diǎn)之間的高速通信,同時(shí)保持系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。

16.1 CAN靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用集成器件保護(hù),電容<50PF,可以保證信號(hào)完整性的同時(shí),通過靜電測 試。滿足:滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。SMC24 通過汽車級(jí)AEC-Q101認(rèn)證。

16.3 CAN靜電濾波保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用多路集成器件保護(hù),電容<50PF,可以保證信號(hào)完整性的同時(shí),可濾除雜訊、通過靜電測試。

滿足:IEC61000-4-2,等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。 SMC24 通過汽車級(jí)AEC-Q101認(rèn)證。

16.4 CAN接口靜電浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):用于CAN接口的浪涌保護(hù),雷卯采用低殘壓的TSS,有效保護(hù)接口,TSS反應(yīng)時(shí) 間為ns級(jí),既可防浪涌,又可防靜電,且保證信號(hào)完整性.

滿足: IEC61000-4-2,靜電等級(jí)4,接觸放電15kV,空氣放電8kV; IEC61000-4-5 浪 涌 10/700μs,6KV。

麥克風(fēng),又稱傳聲器或話筒,是一種將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換裝置,廣泛應(yīng)用于通訊、錄音、廣播、演出、會(huì)議等多個(gè)領(lǐng)域。

17.1麥克風(fēng)靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用集成器件保護(hù),電容0.22PF,可以保證信號(hào)完整性的同時(shí),通過靜電測試。 滿足:IEC61000-4-2,接觸放電 30kV,空氣放電30kV。

RS485RS422接口均屬于串行通信標(biāo)準(zhǔn),主要用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的長距離數(shù)據(jù)傳輸,特別適合工業(yè)和商業(yè)環(huán)境中復(fù)雜布線和噪聲抑制的要求。

RS485接口是一種半雙工通信協(xié)議,它采用差分信號(hào)傳輸,允許在一個(gè)總線上連接多個(gè)設(shè)備(理論上最多可達(dá)256個(gè)),并且能夠在長達(dá)1200米的距離上以高達(dá)10Mbps的速度傳輸數(shù)據(jù)。RS485因其低成本、高可靠性以及良好的抗噪性能,在工業(yè)自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

相比之下,RS422接口提供全雙工通信能力,同樣使用差分信號(hào),但通常需要四條線(兩條發(fā)送,兩條接收),這使得它能夠在同一時(shí)間內(nèi)同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。RS422的傳輸距離和數(shù)據(jù)速率與RS485相似,但因其全雙工特性,RS422在需要雙向同時(shí)通信的應(yīng)用場景中更為適用,例如在專業(yè)音頻設(shè)備和高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。

18.2 RS485 浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)勢:雷卯采用兩級(jí)保護(hù),第一級(jí)采用GDT抗浪涌,第二級(jí)ESD二極管防靜電。防靜電符合IEC 61000-4-2 (ESD)±30kV(空氣)和±30kV(接觸)標(biāo)準(zhǔn)。浪涌保護(hù)等級(jí):8/20us 5KA。

18.4 RS485 浪涌濾波保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用多路集成器件保護(hù),可以保證信號(hào)完整性的同時(shí),可濾除雜訊, 通過靜電測試。滿足:滿足IEC61000-4-2,ISO10605-2 等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。

18.5 RS422 RS485靜電浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):用于RS422 RS485接口的浪涌保護(hù),雷卯采用低殘壓的TSS,有效保護(hù)RS422 RS485芯片,TSS反應(yīng)時(shí)間為ns級(jí),既可防浪涌,又可防靜電,且保證信號(hào)完整性.滿足IEC61000-4-2,靜電等級(jí)4,接觸放電15kV,空氣放電8kV; IEC61000-4-5 浪 涌 10/700μs,6KV。

19.2 RS422數(shù)據(jù)線帶電源靜電 浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用集成器件保護(hù),可以保證信號(hào)完整性的同時(shí),通過靜電測試。滿足:滿足IEC61000-4-2,ISO10605-2 等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV

RS232接口是一種經(jīng)典的串行通信標(biāo)準(zhǔn),最初由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制定,全稱為EIA-RS-232。它主要用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸,如打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等。

20.1 RS232接口集成式靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用集成器件保護(hù),可以保證信號(hào)完整性的同時(shí),通過靜電測試。滿足:IEC61000-4-2,ISO10605-2 等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV

20.2 RS232 接口集成式浪涌靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)勢:雷卯采用兩級(jí)保護(hù),第一級(jí)采用GDT抗浪涌,第二級(jí)ESD二極管防靜電。防靜電符合IEC 61000-4-2 (ESD)±30kV(空氣)和±30kV(接觸)標(biāo)準(zhǔn)。浪涌保護(hù)等級(jí):8/20us 5KA。

20.4 RS232數(shù)據(jù)線帶電源靜電浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用集成器件保護(hù),可以保證信號(hào)完整性的同時(shí),通過靜電測試。滿足:滿足IEC61000-4-2,ISO10605-2 等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。

20.5 RS232 接口分立式靜電保護(hù)方案

RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口,又稱為EIA RS-232,是常用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)之一,通常應(yīng)用于距離較短的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。此接口在通信設(shè)備上作為調(diào)試接口、板間通信接口和監(jiān)控信號(hào)接口,速率最高為115,200波特率。

方案優(yōu)點(diǎn):雷卯采用分立器件保護(hù),可以保證信號(hào)完整性的同時(shí),通過靜電測試。滿足:滿足IEC61000-4-2,ISO10605-2 等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV

20.6 RS232 接口分立式浪涌靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)勢:雷卯采用兩級(jí)保護(hù),第一級(jí)采用GDT抗浪涌,第二級(jí)ESD二極管防靜電采用分立式器件。防靜電符合IEC 61000-4-2 (ESD)±30kV(空氣)和±30kV(接觸)標(biāo)準(zhǔn)。浪涌保護(hù)等級(jí):8/20us 5KA。

雷卯有詳細(xì)的方案布線圖,和推薦型號(hào)參數(shù)。請(qǐng)聯(lián)系雷卯EMC小哥索要。

雷卯主要提供防靜電TVS/ESD以及相關(guān)EMC元器件(放電管TSS/GDT、穩(wěn)壓管ZENER、壓敏電阻MOV、整流二極管RECTIFIER、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC、場效應(yīng)管MOSFET、電感)。

雷卯圍繞EMC電磁兼容服務(wù)客戶,自建免費(fèi)實(shí)驗(yàn)室為客戶測試靜電ESD(30KV)、群脈沖EFT(4KV)、浪涌(8/20,10/700 10/1000)、汽車拋負(fù)載(7637 5a/5b)和元器件的性能測試等。Leiditech緊跟國內(nèi)外技術(shù)更新脈搏,不斷創(chuàng)新EMC保護(hù)方案和相關(guān)器件,目標(biāo)方向?yàn)樾》庋b,大功率,為國產(chǎn)化替代提供可信賴方案和元器件。

審核編輯 黃宇

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    在當(dāng)今這個(gè)高度依賴電子設(shè)備的時(shí)代,穩(wěn)定、純凈的電力供應(yīng)如同空氣和水一樣至關(guān)重要。而電力電源 IEC 插座式濾波器,就是守護(hù)我們電子世界寧靜的忠誠衛(wèi)士。
    的頭像 發(fā)表于 10-23 09:21 ?664次閱讀

    DVI接口靜電保護(hù)方案

    DVI接口靜電保護(hù)方案 ESD靜電放電的威脅和破壞。靜電放電產(chǎn)生的瞬間高電壓和高電流可能直接對(duì)DVI接口的電路造成損害,如擊穿絕緣層、損壞
    的頭像 發(fā)表于 09-27 15:38 ?868次閱讀
    DVI<b class='flag-5'>接口</b><b class='flag-5'>靜電保護(hù)</b>方案

    安防監(jiān)控靜電浪涌防護(hù)方案

    “看得見”,更能“看得清”、“看得久”? 上海雷卯工程師根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)建議如下:從設(shè)計(jì)初期就開始進(jìn)行EMC正向設(shè)計(jì),為了應(yīng)對(duì)雷擊和靜電放電等挑戰(zhàn),在電源和信號(hào)線上配置對(duì)應(yīng)的TVS靜電浪涌保護(hù)
    的頭像 發(fā)表于 09-13 18:13 ?784次閱讀
    安防監(jiān)控<b class='flag-5'>靜電</b><b class='flag-5'>浪涌</b>防護(hù)方案

    民用智能三表的靜電浪涌防護(hù)

    講解。如果您是三表的電路設(shè)計(jì)工程師,我們可以一起探討學(xué)習(xí)。 一、 智能三表為什么要加靜電浪涌保護(hù) 智能三表(水、電、氣表)需要靜電浪涌
    的頭像 發(fā)表于 09-13 09:18 ?4796次閱讀
    民用智能三表的<b class='flag-5'>靜電</b><b class='flag-5'>浪涌</b>防護(hù)

    用于USB接口的ESD和浪涌保護(hù)

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《用于USB接口的ESD和浪涌保護(hù).pdf》資料免費(fèi)下載
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    用于USB<b class='flag-5'>接口</b>的ESD和<b class='flag-5'>浪涌</b><b class='flag-5'>保護(hù)</b>