SP0505是Littelfuse公司提供一款用于ESD防護(hù)的貼裝TVS(Transient Voltage Suppressor)陣列器件，滿足國(guó)際靜電放電實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-2。用于保護(hù)直流5V電壓以內(nèi)的敏感數(shù)字和模擬輸入輸出電路。SP0505提供SOT23-6封裝，有著極低寄生電容和鉗位電壓，內(nèi)部集成5個(gè)TVS管，是理想的高速信號(hào)線保護(hù)器件，同時(shí)對(duì)PCB空間的影響極小，一個(gè)常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景是應(yīng)用在以太網(wǎng)口的保護(hù)上，對(duì)于帶網(wǎng)口產(chǎn)品通過(guò)EMC(Electro Magnetic Compatibility)實(shí)驗(yàn)和認(rèn)證有非常重要的意義。下面本文就對(duì)SP0505在以太網(wǎng)口中應(yīng)用中可能碰到問(wèn)題進(jìn)行討論。

圖 1 SP0505在以太網(wǎng)口中的應(yīng)用

在以太網(wǎng)口連接時(shí)可按圖1所示方法接入SP0505，通過(guò)這種方式將器件內(nèi)部?jī)蓚€(gè)方向的TVS管進(jìn)行串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)兩極保護(hù)，在信號(hào)發(fā)送線和接收線上 無(wú)論正向過(guò)壓還是負(fù)向過(guò)壓可以納秒級(jí)速度快速反應(yīng)。

對(duì)于TVS管陣列的應(yīng)用，最高反相截止電壓應(yīng)高于信號(hào)正常工作時(shí)的差分電平。根據(jù)IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)規(guī)范，百兆網(wǎng)口差分對(duì)信號(hào)的最高擺幅為1.05V。查詢SP0505的反相截至電壓最高值為5.5V，通過(guò)串聯(lián)的方式可以做到更高，因此這一點(diǎn)是完全滿足的。

在以太網(wǎng)口中的應(yīng)用中，信號(hào)的速度越快，工作的電壓越低，但是電流卻更高。因此引入TVS管陣列還應(yīng)注意反相截止電流不能影響信號(hào)，SP0505的反相截至電流在5V測(cè)試條件下最大為100nA，典型值為1nA，但是對(duì)于網(wǎng)口信號(hào)差分電壓擺幅為1.05V，且采用并聯(lián)方式，其反相截止電流更低，這樣的能量不足以對(duì)信號(hào)質(zhì)量造成影響。此外，峰值電流也是SP0505中值得注意的參數(shù)。

值得注意的是，當(dāng)前的以太網(wǎng)口遵照10/100 Base的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)的信號(hào)理論值可達(dá)100Mbit/s，屬于高速信號(hào)，在做ESD防護(hù)要求不影響信號(hào)線的信號(hào)質(zhì)量。因此在做防護(hù)時(shí)，需要考慮TVS管的寄生電容，特別是百兆網(wǎng)口工作時(shí)，陣列的寄生電容參數(shù)將對(duì)信號(hào)眼圖產(chǎn)生影響。由于容性的存在，眼圖的邊緣速率將會(huì)降低，網(wǎng)口的回?fù)p參數(shù)也將受到影響。

通過(guò)查詢手冊(cè)可以知道SP0505的寄生電容參數(shù)為30pF，按照?qǐng)D中的器件連接方法可以近似理解對(duì)于差分線上而言寄生電容為15pF，寄生電容值極低，筆者以一款廠家的RJ45以太網(wǎng)接口按照?qǐng)D示方法應(yīng)用在80MHz物理頻率下，回?fù)p為-10dB，數(shù)據(jù)通信正常，選用物料號(hào)是SP0505BAHT。

圖 2 印制板中TVS陣列的不合理布局

此外，在元器件布局上，SP0505BAHT的放置也要注意，其應(yīng)布置在PHY芯片和變壓器之前，緊挨著網(wǎng)絡(luò)口。比如在圖2中，由于需要布置多個(gè)網(wǎng)口，且同時(shí)需要考慮平面分割，忽視了ESD防護(hù)器件應(yīng)靠近網(wǎng)口布置的原則，將TVS陣列放置在較遠(yuǎn)位置，造成在靜電放電實(shí)驗(yàn)中無(wú)法通過(guò)，網(wǎng)口受到?jīng)_擊后無(wú)法正常工作。具體而言，這種現(xiàn)象的成因是多種原因造成的，但是過(guò)長(zhǎng)的TVS管布線會(huì)引入不合理的等效電感，對(duì)于百兆信號(hào)來(lái)說(shuō)這是極其敏感的，極易造成回?fù)p，影響信號(hào)質(zhì)量，在有干擾的情況將更加嚴(yán)重。因此除了盡可能近地放置SP0505BAHT，還應(yīng)在信號(hào)線上連接電感電容調(diào)節(jié)回?fù)p，提高眼圖效果，建議按照?qǐng)D3布局。

圖 3 SP0505在以太網(wǎng)中的推薦布局

因此，從上述關(guān)于SP0505BAHT這個(gè)TVS管陣列器件在以太網(wǎng)接口電路中的應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，雖然這種陣列器件可以幫助設(shè)計(jì)者節(jié)約印制板空間，提高產(chǎn)品ESD防護(hù)性能，但是我們還是需要結(jié)合以太網(wǎng)這種高速電路的本質(zhì)考慮器件的選型和空間的布置。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，除了需要參考手冊(cè)和仿真設(shè)計(jì)外，更多還是要通過(guò)測(cè)試的手段即時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，選擇相適應(yīng)的電路和器件來(lái)解決具體問(wèn)題。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的以太网口差分电平_【成功案例】贴装TVS SP0505在RJ45以太网接口防护电路的应用，节约印制板空间...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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