元器件分析：TVS二極管效能最佳化

暫態(tài)電壓抑制（TVS）二極管是保護敏感電路元件不受ESD與EMI突波影響一個(gè)相當有效且低成本的選擇，本文將提供能夠把TVS二極管所提供突波保護效能最佳化的印刷電路板布線(xiàn)指南，此外，也將透過(guò)范例來(lái)描述采用TVS二極管時(shí)各種不同電路組態(tài)的優(yōu)缺點(diǎn)與取捨考量。印刷電路板佈線(xiàn)指南

■位置

TVS元件應該要加到印刷電路板上輸出入連接器的資料與電源連線(xiàn)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(xiàn)前會(huì )先經(jīng)過(guò)箝位處理，此外，電路板的TVS走線(xiàn)也應該要短，原因是較短的走線(xiàn)長(cháng)度也就相當于較低的阻抗，可以確保突波能量會(huì )由TVS元件消耗而不是晶片內部的ESD保護電路。將較敏感的走線(xiàn)安排在印刷電路板的中央而非邊緣是處理時(shí)保護免受ESD干擾的一個(gè)簡(jiǎn)單方法，（圖一）提供了印刷電路板布線(xiàn)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(xiàn)長(cháng)度縮短而提高。

■接地選擇

如果可能，保護線(xiàn)路應該將突波電壓并聯(lián)到參考點(diǎn)或者是機殼的接地上，如（圖二）所示。將突波電壓直接并聯(lián)到晶片的信號接地點(diǎn)會(huì )造成接地彈跳現象，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)利用相對較短且幅度較寬的接地走線(xiàn)將阻抗降到最低來(lái)加以改善。

（圖二）　將TVS元件連接到機箱或電源接地點(diǎn)有助于避免噪音信號耦合到受保護晶片的信號接地。

■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(xiàn)長(cháng)度或具備獨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(zhù)式包裝來(lái)加以解決。

■迴路區

幅射噪音與受射頻信號影響的問(wèn)題可以透過(guò)盡可能縮減由高速資料與接地線(xiàn)所形成的迴路區大小來(lái)降低，一個(gè)解決迴路區最小化問(wèn)題的有效方法是在印刷電路板設計上加入接地面，特別是在走線(xiàn)長(cháng)度相對較長(cháng)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的面積大小，請參考（圖三）。

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