حفاظت از (ESD (Electrostatic Discharge با استفاده از دیود (TVS (Transient Voltage Suppression
ESD یک تخلیه ناگهانی الکتریسیته از یک شی به یک شی دیگر است در حالی که با هم تماس داشته باشند. ما نیز تجربه ESD را هنگامی که با یک دستگیره فلزی یا در ماشین تماس داشته‌ایم، داریم. اکثر ESD ها برای انسان بدون ضرر می‌باشند. اگرچه برای آیسی‌های حساس، ولتاژ پیک ESD و جریان آن ممکن است باعث تخریب آن‌ها شود. اگر حفاظت ESD نباشد، یک ولتاژ ESD باعث جاری شدن جریان در مسیر مدار شده و اگر در تماس با یک آیسی قرار گیرد، به آیسی آسیب خواهد رسید. برای حفاظت از مدارهای حساس از یک دیود TVS محافظ، که بین کانکتور و آیسی قرار می‌گیرد، استفاده می‌شود. وقتی ESD اتفاق افتاد این ولتاژ بالا باعث شکست دیود TVS شده و جریان توسط دیود که به خوبی زمین شده است، در مسیر زمین تخلیه می‌شود و آیسی محافظت می‌شود. در شکل زیر پیک ولتاژ یک ESD را در حالتی که یک دیود TVS قرار داده‌ایم، را با حالت بدون دیود TVS مقایسه می‌کند.
تعریف مشخصات فنی دیود TVS
ولتاژ کار (Working Voltage) : مقدار ولتاژ پیشنهاد شده برای عملکرد دیوایس ESD می‌باشد. سیگنال‌های رابط نباید از مقدار ولتاژ کار بزرگتر باشند حال چه در جهت منفی و چه مثبت تا از کلمپ‌های ناخواسته جلوگیری شود.
IEC 61000-4-2 Rating : یک استاندارد system-level ESD نشان می‌دهد که یک دیوایس ESD چقدر قدرتمند است. این استاندارد دو اندازه گیری را شامل می‌شود. اول اینکه ماکزیمم ولتاژی که یک دیوایس می‌تواند تحمل کند موقعی که منبع ESD به طور مستقیم روی دیوایس تخلیه می‌شود. دوم ماکزیمم ولتاژی که یک دیوایس می‌تواند تحمل کند در حالی که یک منبع ESD از طریق فاصله هوایی( نه مستقیم) بر روی دیوایس تخلیه می‌شود. مقدار ریتینگ این استاندارد همان مقدار ماکزیمم ولتاژی است که دیوایس ESD می‌تواند تحمل کند.
خازن : وقتی یک دیود TVS برای حفاظت با مسیر موازی می‌شود یک خازن ناخواسته موازی با مسیر اضافه خواهد شد. مقدار خازن یک دیوایس ESD در ارتباط‌های سرعت بالا مهم می‌شود زیرا خازن باید مینیمم شود تا به یکپارچگی سیگنال از دست نرود.
تعداد کانال : تعداد کانال‌ها در دیودهای TVS متفاوت است. TVS چند کاناله ممکن است فضای کمتری از برد را اشغال کنند. در مقابل استفاده از تک کاناله ممکن است طراحی با انعطاف بیشتر را باعث شود.
کلمپ ولتاژ در جریان پالس ۱۶A : هنگامی که یک ESD اتفاق می‌افتد دیود TVS ولتاژ را کلمپ می‌کند بنابراین مقدار ولتاژ بیشتر از این نخواهد شد. پس کلمپ ولتاژ یک مقدار اندازه گیری شده است تا دیود بتواند مدار پایین دست را محافظت کند. ولتاژ کلمپ یک TVS با در معرض یک ولتاژ ۸ کیلو ولت قرار دادن تست می‌کنند و این برای یک ولتاژ پالس خط در جریان ۱۶ آمپر بهترین تخمین است.
انتخاب دیود TVS برای حفاظت از بخش Keypad and Push-button
شرح : Push-buttons/Keyboards بر روی تلفن همراه، لپتاپ و تلویزیون یک ناحیه با اتصال قوی دارند که امپدانس پایینی را برای ورود ESD به سیستم فراهم می‌کنند. این پین ها به طور معمول سرعت پایین و ولتاژ پایین هستند(< 5 V ).
راه حل : از آنجایی که مقدار فرکانس سیگنال پایین است، مقدار خازن اهمیتی بالایی ندارد. در جدول زیر چند مورد دیود TVS معرفی شده است.
نویسنده: سعید احمدی
منبع:گروه الکترونیک قدرت دانشگاه تهران
