手机电路的浪涌防护和TVS应用的电路实例

AleadingTVSSupplierAleadingTVSSupplierProTek公司產品總代理：MaxBrightC&CCompany（中明科技有限公司）香港辦事處：香港九龍官塘成業街６號摩登倉２７０２室電話：+852-23447899傳真：+852-23440290EmailID:sales@.hk深圳联络處：深圳市福田区华强北路赛格广场1805B室電話：(0755)61361080-82傳真：(0755)61361086“手机”电路的浪涌防护和TVS应用的电路实例一.手机电路简介现代数字移动电话的智能化越来越高,而其体积.重量则不断降低,使本已很复杂的”手机”设计又造成巨大压力,做为TVS的供应商我们应给予技术支持把最新.体积最小的.功能齐全的TVS组合芯片介绍给广大用户---这就是我们香港中明科技有限公司的服务宗旨。数字移动电话的电路基本由射频/数字信号处理/终端接口/电源管理等部分组成,其中:*射频电路包括:接收器.发送器.频率合成器和功放。*数字信号处理包括:数字信息处理和信号控制器。*终端接口包括:液晶显示/背光电路;键盘/键盘背光电路;SIM卡的CPU读卡电路;耳机/麦克风/振铃电路;数据接口;数字接口等。*电源管理电路包括:用低压差线性稳压器{LDO}分别为功放/RF和模拟电路/DSP及其它数字电路/LCD供电等。二.”手机”电路中需要进行”浪涌冲击”防护的部位有：SIM卡的CPU读卡电路;键盘电路;耳机.麦克风电路;数据接口;电源接口;数字接口{USB};彩屏LCD驱动接口;LCD背光电路。[LCD背光电路在制造时已经采取了TVS保护措施]三.手机的”电磁兼容”{EMC}的试验和测试内容有：静电放电抗扰度测试;电磁辐射骚扰抗扰度测试;电快速瞬变脉冲群抗扰度测试;共模/差模浪涌冲击抗扰度测试;射频场感应的传导骚扰抗扰度测试;电压暂降和短时中断抗扰度测试。EMC的测试和审核是保障受试产品不受”电磁干扰”或产生”电磁干扰”,抑制静电放电[ESD].电快速瞬变脉冲群[EFT]和共模/差模浪涌冲击[SURGE]均需要使用TVS做防护。*EMC测试:[1].抗瞬态骚扰的性能判据1).试验时,手机应建立并保持”通信连接”;2).试验后手机应能正常工作,不能发生用户可察觉的通信质量降低.控制功能丧失或存储数据丢失,并继续保持通信连接。[2].试验1.{ESD}静电放电抗扰度试验*对于”接触放电”应能通过±2KV和±4KV的试验等级;*对于”空气放电”应能通过±2KV.±4KV和±8KV的试验等级。2.{EFT}电快速瞬变脉冲群抗扰度试验*信号/通信/控制端口的试验电平为开路电压0.5KV;*DC电源输入端口的试验电平为开路电压1KV;*AC电源输入端口的试验电平为开路电压2KV。3.{Surge}浪涌[冲击]抗扰度试验*通信端口的线对地,试验电压为开路电压0.5KV;*AC电源端口的线对地,试验电压为开路电压1KV;*AC电源端口的线对线,试验电压为开路0.5KV。#在手机的测试和审核时主要是测试手机每个端口对ESD骚扰的防护能力。四.瞬态电压抑制器{简称:TVS}的嵌位特性瞬态电压抑制器,英文:TransientVoltageSuppressor简称:TVS。TVS的特性曲线中有”关断电压”[Vwm].雪崩电压{也称:起控电压}[Vbr]和嵌位电压[Vc],关断时TVS呈开路状态.选用TVS时”关断电压”要略大于电路的工作电压,当浪涌冲击电路时TVS会进入”起控点”此时TVS产生”雪崩”其内阻开始变小,浪涌电流通过这个内阻开始分流直至达到”嵌位电压”将浪涌电流全部分流从而保护电路不受侵害。TVS响应速度快[1ns].通流量大[数十安培].极间电容小[Pf].浪涌冲击后自行恢复,由于是多路组合的芯片.体积小,便于PCB板的有效接地利于电路板设计,是理想的防护器件。条件：Rg﹥Rs+Rload﹥RSVoutput=VBR+Rs*Vg/Rg:(IEC61000-4-2的标准)Vg=8KV2)Rg=330Ω3)PSOT05的Rs=0.14Ω4)PSOT05的VBR=6V③Voutput＝10V(PSOT05)五.手机电路的TVS应用1.SIM卡的CPU读卡电路的浪涌防护(1)ESD防护应用器件型号:SRV05-4[SOT-23封装](2).器件特色:ESD保护大于40KV(3).SRV05-4用来保护”电源”/复位/时钟/数据免受”静电放电”骚扰。(4).工作特性:功率耐量[Ppp]:500W;最大耐流量[Ipp]:43A;关断电压[Vwm]:5V;起控电压[Vbr]:6V;漏电流[Id]:小于5µA;极间电容[C]:小于3.5Pf。(5).浪涌防护的工作原理:1).Vcc直接通过TVS进行浪涌防护,当Vcc有浪涌骚扰时TVS会将其嵌位;2).时钟信号/数据信号分别接到由”高速控制二极管”组成的”桥式”检波电路的输入端,浪涌电压经检波后由TVS进行嵌位,从而保护了时钟/数据的正常工作;复位/编程的ESD保护是同样的原理;3).对于ESD骚扰无论是正还是负都必需流过”桥”的一个控制管和TVS,这两者是串联关系串联之和就是”极间电容”小于3.5Pf,因此避免了对信号的分流或造成畸变,漏电流小于5µA不会对功耗产生影响由于是一个完整的保护电路使用起来非常方便。*SRV05-4共两个“桥”可保护四条I/O线。2.键盘电路的浪涌防护为保障”键盘驱动电路”免受ESD,EFT侵害，键盘控制电路的每一行.每一列都需要接一个TVS做保护,由于频率不高所以对TVS的极间电容要求不严,可以选用标准电容的”双向”TVS做全方位的保护。(1).ESD防护应用器件型号:*U0402FC08C[倒装芯片]PKCFC08C[可焊型倒装芯片]RSB6.8[SC-79封装](1).ESD防护应用器件型号:U0402FC08C[倒装芯片]PKFC08C[可焊接倒装芯片]PSD08C[SOD-323封装]U0406FC08C[倒装芯片](2).器件特色:双向TVS可全方位保护,ESD保护大于25000V;*体积非常小。(3).作用:用来泄放键盘上的ESD使”键盘驱动器”可靠工作。(4).工作特性:U0402FC08CPKCFC08CPSD08CU0406FC08C功率耐量[Ppp]:250W250W500W250W最大耐流量[Ipp]:13A13A17A13A关断电压[Vwm]:8V8V8V8V起控电压[Vbr]:8.5V8.5V8.5V8.5V漏电流[Id]:10µA10µA10µA10极间电容[C]:小于75Pf小于75Pf小于150Pf小于75Pf*註:U0406FC08C是五路双向的组合芯片只用一片即可保护”五行”或”五列”。3.耳机/麦克风电路的浪涌防护为保障”多模转换器”免受ESD.EFT的侵害,防止麦克风和耳机导线引入高频干扰实现高质量的语音通信,在耳机/麦克风电路采用有EMI抑制功能的TVS,它既能泄放麦克风/耳机以及手持听筒上的静电又有一个RC型低通滤波器很高的通频带可抑制各种干扰从而保证语音的高质量。(1).EMI抑制和ESD防护应用器件型号:STF701[SC-70封装];EMIF01-100/150[SC-70封装];(2).器件特色:超小型;有两路EMI抑制滤波器的TVS,ESD保护大于25000V。(3).作用:泄放静电;抑制0-200Mhz通频带内的各种干扰噪声。(4).工作特性:STF701EMIF01-100EMIF01-150功率耐量[Ppp]: 175W18W18W关断电压[Vwm]:5V3V3V起控电压[Vbr]:6V 6V6V漏电流[Id]:5A0.5A通频带{-3db}:40Mhz220Mhz200Mhz插入损耗:8db6db8db特别提示:STF701.EMIF01-100.EMIF01-150由于有”RC”型滤波器它的插入损耗在电路的增益分配中需要给予充分的补偿。*上述电路适用于高档手机,对于一般的手机使用ESD防护的器件型号和电路如下:*应用PSMF05[SC70封装]或SFC05-4[倒装芯片]1.3脚接地/4.5脚接耳机或麦克风即构成两个双向的保护电路,每一片只需几角钱而且体积非常小是个理想的方案。 TVS的嵌位性能:有EMI抑制功能的型RC滤波器它的两个”C”是由两个TVS的极间电容按照通频带的计算值而制造的所以既是”C”又是TVS,它与ESD信号源和负载的匹配及Vin.Vout的关系如下图:Vin=(RgVbr+RsVg)/RgVout=(RVbr+RsVin)/R4．数据接口的浪涌防护用于存放手机的机身号码.锁急码.电话号码薄及其它设置的”数据接口”与微处理器和存储器连接为保障微处理器/存储器免受ESD.EFT骚扰需在”数据接口”使用TVS泄放静电使微处理器/存储器可靠工作。(1).ESD防护应用器件型号:SMF05C[SC-70封装]PSMF05[SC-70封装](2).器件特色:超小型封装,单向5个TVS组合芯片,ESD保护大于25000V。(3).器件作用:泄放”数据接口”所感应的静电.保障微处理器的可靠工作。(4).工作特性:SMF05CPSMF05功率耐量[Ppp]:100W100W最大耐流量[Ipp]:10A9A关断电压[Vwm]:5V5V起控电压[Vbr]:6V6V漏电流[Id]:5A极间电容[C]:60Pf60Pf5.电源接口的浪涌防护为防止ESD.EFT对”电源接口”的骚扰和电源导线引入的杂散高频干扰,在”电源接口”或”外部连接器”的电源输入端口施加TVS进行防护。图五是共模/差模都有保护能力的ESD防护电路,使用PSOT05C[0.8元/片]即可有效地保护电源接口免受ESD侵扰。(1).ESD防护应用器件型号:PSOT05C[SOT-23封装](1).ESD防护.应用器件型号:PSOT05C[SOT-23封装]PSD05.PSD05C[SOD-323封装](2).器件特色:超小型封装,单向TVS和双向TVS。(3).器件作用:泄放”电源接口”所感应的静电并滤除杂散高频干扰信号。(4).工作特性:PSOT05CPSD05PSD05C{双向TVS}功率耐量[Ppp]:500W500W500W最大耐流量[Ipp]:42A42A28A关断电压[Vwm]:5V5V5V起控电压[Vbr]:6V6V6V漏电流[Id]:20A10极间电容[C]:210Pf350Pf175Pf6．数字接口{USB}的浪涌防护手机的USB{通用串行总线}接口有两条数据线由于数据传输速率很高可以连接到任何一台具备USB接口的PC机上传送数据,为防止ESD.EFT的骚扰和噪声干扰需要用TVS进行防护。(1).ESD防护应用器件型号:PSR05[SOT-143封装](2).器件特色:器件由一个桥式电路和一个TVS组成,”桥”由高速控制二极管制造.共有两个输入端和两个输出端,在输出端接有TVS是一个超小型的组合芯片电路,当ESD骚扰时无论是正还是负都会通过”桥”的一个控制二极管反应在输出端由TVS进行嵌位而连接”数据线”对地的ESD防护是由一个控制二极管和TVS串联组成,它的响应速度极快.极间电容很小,所以是理想的保护模式。(3).器件作用:有效泄放ESD.EFT,滤除各种杂散干扰。(4).工作特性：PSR05功率耐量[Ppp]：500W最大耐流量[Ipp]：28A关断电压[Vwm]：5V起控电压[Vbr]：6V漏电流[Id]：5极间电容[C]：10Pf7．彩屏LCD驱动接口的噪声干扰/ESD防护彩屏LCD驱动的数据线其数据传输速率很高容易被各种”噪声”所干扰造成图像质量下降,为此需要在数据线上采用有EMI抑制能力的TVS进行滤波和ESD防护以保障彩色图像的高质量。(1).EMI抑制和ESD防护应用器件:EMIF01-100[SC-70封装]EMIF01-150[SC-70封装]STF701[SC-70封装]EMIF4100[倒装芯片]EMIF6-100FC[倒装芯片](2).器件特色:芯片由RC组成型低通滤波器,C由TVS的极间电容提供其通频带达200