中心議題：

• 印刷電路板佈線指南
• 元件選擇指南

解決方案：

• 接地選擇
• 寄生電感
• 迴路區(qū)

印刷電路板佈線指南

■位置

TVS元件應(yīng)該要加到印刷電路板上輸出入連接器的資料與電源連線上，盡可能將TVS元件安排在接近噪音源可以確保突波電壓在脈沖耦合到相鄰電路板走線前會(huì)先經(jīng)過(guò)箝位處理，此外，電路板的TVS走線也應(yīng)該要短，原因是較短的走線長(zhǎng)度也就相當(dāng)于較低的阻抗，可以確保突波能量會(huì)由TVS元件消耗而不是晶片內(nèi)部的ESD保護(hù)電路。將較敏感的走線安排在印刷電路板的中央而非邊緣是處理時(shí)保護(hù)免受ESD干擾的一個(gè)簡(jiǎn)單方法，（圖一）提供了印刷電路板布線安排的范例。


（圖一）　TVS二極管的箝位效能可以透過(guò)將元件安排在接近輸出入連接點(diǎn)，并將連接TVS的走線長(zhǎng)度縮短而提高。
　
■接地選擇

如果可能，保護(hù)線路應(yīng)該將突波電壓并聯(lián)到參考點(diǎn)或者是機(jī)殼的接地上，如（圖二）所示。將突波電壓直接并聯(lián)到晶片的信號(hào)接地點(diǎn)會(huì)造成接地彈跳現(xiàn)象，在單一接地的印刷電路板上，TVS二極管的箝位效能可以透過(guò)利用相對(duì)較短且幅度較寬的接地走線將阻抗降到最低來(lái)加以改善。


（圖二）　將TVS元件連接到機(jī)箱或電源接地點(diǎn)有助于避免噪音信號(hào)耦合到受保護(hù)晶片的信號(hào)接地。
　
■寄生電感

印刷電路板布局與晶片包裝的寄生電感可能會(huì)造成TVS嵌位電壓大幅過(guò)載，其中印刷電路板的電感可以透過(guò)使用較短的走線長(zhǎng)度或具備獨(dú)立接地與電源接面的多層板來(lái)加以降低，而包裝所造成的電感則可以藉由選用小型化表面粘著式包裝來(lái)加以解決。

■迴路區(qū)

幅射噪音與受射頻信號(hào)影響的問(wèn)題可以透過(guò)盡可能縮減由高速資料與接地線所形成的迴路區(qū)大小來(lái)降低，一個(gè)解決迴路區(qū)最小化問(wèn)題的有效方法是在印刷電路板設(shè)計(jì)上加入接地面，特別是在走線長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)，雖然將TVS元件與晶片間的距離盡量加大可以提供隔離，但卻可能增加回路區(qū)的面積大小，請(qǐng)參考（圖三）。


（圖三）　資料與接地走線可能會(huì)形成意外的天線功能，提高受射頻信號(hào)影響與印刷電路板輻射噪音的可能。[page]

元件選擇指南

■突崩式TVS與二極管陣列比較

突崩式TVS二極管雖然擁有高突波規(guī)格，但相對(duì)較大的電容值使得這類元件成為負(fù)載切換開(kāi)關(guān)與直流電源匯流排保護(hù)應(yīng)用的較佳選擇，相反地，二極管陣列適當(dāng)?shù)耐徊ㄒ?guī)格與較小的電容值則較適用于高速資料連接線的保護(hù)，突崩式TVS與二極管陣列通常可以交互使用，但部份電路在選擇適合採(cǎi)用的元件時(shí)則需要經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析。（圖四）描述了當(dāng)存在一個(gè)電流可以透過(guò)資料線流經(jīng)二極管陣列路徑時(shí)所發(fā)生的向后驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，如果VDD2大于VDD1，那么資料連接線有可能意外地提供電源給模組1，這個(gè)情況可能會(huì)造成邏輯晶片的電源啟動(dòng)問(wèn)題，或是在斷電后模組1上指示燈被點(diǎn)亮的異常狀況。


（圖四）　突崩式TVS以及遮蔽二極管是消除可能存在于二極管陣列中向后驅(qū)動(dòng)電流路徑的兩種選擇。
　
■單向與雙向突崩式TVS二極管

單向與雙向突崩式TVS二極管不同的崩潰電壓（breakdownvoltage；VBR）可以為特定應(yīng)用帶來(lái)不同的優(yōu)勢(shì)，單向式元件擁有反向偏壓崩潰電壓VBR以及相等于二極管前向電壓（VF）的前向偏壓崩潰電壓，另一方面，雙向式元件的崩潰電壓則等于±VBR，單向式二極管的低崩潰電壓對(duì)負(fù)向突波電壓來(lái)說(shuō)，通常是直流電源線與單電源供電晶片的ㄧ個(gè)優(yōu)勢(shì)，相反地，雙向元件的對(duì)稱式崩潰電壓則通常能夠提供給差動(dòng)式輸入或輸出放大器更好的雜訊處理效能，請(qǐng)參考（圖五）。


（圖五）　雙向式元件可以將噪音信號(hào)嵌位到0V的平均電壓，降低音頻放大器中的交流哼聲與直流雜音。
　
■外部與內(nèi)部晶片保護(hù)電路的比較

理想的外加TVS元件應(yīng)該能夠吸收所有突波脈沖的能量，但是在實(shí)際上則不然，部分的突波電流能量可能會(huì)通過(guò)晶片內(nèi)部的保護(hù)電路，一個(gè)限制電流流入內(nèi)部保護(hù)電路的方法是使用一顆串接電阻，如（圖六）。雖然內(nèi)部保護(hù)電路在避免組裝時(shí)發(fā)生ESD失效的表現(xiàn)上相當(dāng)良好，但保護(hù)元件相對(duì)較小的尺寸則限制了它們承受正常產(chǎn)品使用情狀下所發(fā)生突波信號(hào)的能力，另一方面，雖然二極管的突波處理能力與體積成正比，但通常在晶片中整合較大型的保護(hù)元件并不實(shí)際。


（圖六）　電阻R會(huì)促使I1>>I2，確保大部分的突波能量會(huì)由外部二極管所吸收。