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*@SPATM TVS Diode Array - 瞬態(tài)抑制二極管陣列

發(fā)布時(shí)間:2011-8-19 23:52    發(fā)布者:1770309616


選型手冊(cè)下載:

ESD抑制產(chǎn)品選型手冊(cè)(4.68M):

Littelfuse_ESD_System_Level_Guide[1].pdf (4.68 MB)

SPA產(chǎn)品目錄(8.24M):

Littelfuse_SPA_Catalog[1].pdf (8.24 MB)


              Littelfuse SPA器件設(shè)計(jì)用于保護(hù)電子設(shè)備免受通常具有破壞力的快速瞬態(tài)電壓的破壞,例如雷擊和靜電放電(ESD)。
       它們?yōu)殡娔X和便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)提供了針對(duì)輸入/輸出接口和數(shù)字與模擬信號(hào)線的理想保護(hù)方案.

Littelfuse SPA器件可提供包括DIPSOIC、MSOP、SOT23、SOT143、SC70SOT5x3SOT953、µDFNSOD723和倒晶在內(nèi)的多種封裝配置。

瞬態(tài)抑制二極管陣列擁有較低的電容、泄漏電流和箝位電壓,可提供高級(jí)別的保護(hù)(根據(jù)IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn),電壓高達(dá)30kV)。 SP03-xxSP30xx器件可用于更嚴(yán)酷的應(yīng)用條件,能夠防止EFT和雷擊瞬變威脅,符合IEC-61000-4-4/5標(biāo)準(zhǔn)。

靜電放電(ESD)是一種電瞬態(tài)現(xiàn)象,可對(duì)電子電路造成嚴(yán)重威脅。
最常見(jiàn)的原因是由于兩種不同材料相互摩擦而造成電荷在表面積聚。
通常,其中的一個(gè)表面為人體,靜電荷經(jīng)常高達(dá)15,000伏。
當(dāng)靜電電壓達(dá)到6,000伏時(shí),如發(fā)生ESD,則會(huì)令人體感到痛苦。
較低的放電電壓可能不會(huì)引起人們注意,不過(guò)也會(huì)對(duì)電子元件和電路造成災(zāi)難性的損壞。

1、 瞬態(tài)抑制二極管陣列介紹
Littelfuse 瞬態(tài)抑制二極管陣列旨在盡可能使用最小的箝位電壓來(lái)保護(hù)模擬和數(shù)字信號(hào)線路(例如USBHDMI)免于各種瞬變現(xiàn)象的危害。
與傳統(tǒng)二極管相比,它們的應(yīng)用范圍更廣,脈沖保護(hù)性能更優(yōu)越。

此類二極管功能強(qiáng)大,可以IEC 61000-4-2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最高級(jí)別(4級(jí))安全吸收ESD的反復(fù)沖擊,性能無(wú)任何下降。

主要特色

·低電容,通常為30pF0.65pF

·高級(jí)別的ESD保護(hù)(IEC 610000-4-2 )接觸放電高達(dá)±20kV,空氣放電高達(dá)±30kV,EFT IEC 61000-4-4 40A5/50ns

·低箝位電壓

·低泄漏電流,最大0.5μA

·高達(dá)14的輸入保護(hù)

·可提供節(jié)省空間的表面封裝型、通孔型和在輸入端口附近安裝的小尺寸封裝,以提供最優(yōu)保護(hù)

·符合RoHS標(biāo)準(zhǔn),無(wú)鉛

Littelfuse SPA:工作原理

Littelfuse 瞬態(tài)抑制二極管陣列(SPATM TVS Diode Array ),提供對(duì)ESD、電磁干擾(EMI)、電氣快速瞬變(EFT)和雷擊的防護(hù),主要用于依靠電源工作的敏感型數(shù)字和模擬輸入電路的數(shù)據(jù)、信號(hào)或控制線路。

SPA的工作原理分為兩步:首先,它們會(huì)吸收二極管的瞬變電流并改變其方向,接著通過(guò)雪崩或齊納二極管箝制電壓水平。
這樣可防止設(shè)備超出額定電壓值。
當(dāng)發(fā)生過(guò)電壓故障時(shí),設(shè)備必須具有特定電流波形的低箝位電壓,以保護(hù)靈敏型IC和端口。

在正常工作狀態(tài)下,反向斷態(tài)電壓必須高于設(shè)備的電源/工作電壓,且?guī)в械托孤╇娏鳎苑乐闺娫簇?fù)載。
設(shè)備電容必須低至足以減少輸入信號(hào)的失真。
設(shè)備封裝必須體積小、高度低,以實(shí)現(xiàn)高密度的印刷電路板布局。

設(shè)備必須能承受IEC 61000-4-2規(guī)定的多種ESD/EFT脈沖。

術(shù)語(yǔ)與定義

工作電壓范圍(Vsupply可橫跨V+V-兩端的電源電壓范圍限值。 SCR/二極管陣列無(wú)固定轉(zhuǎn)折電壓或工作電壓。
此類設(shè)備可在輸入和電源軌道上浮動(dòng),因此同一個(gè)設(shè)備可在其電壓范圍內(nèi)的任意點(diǎn)位工作。

正向電壓降特定正向電流的輸入引腳和對(duì)應(yīng)電源引腳之間的最大正向電壓降。

反向電壓降特定反向電流的輸入引腳和對(duì)應(yīng)電源引腳之間的最大反向電壓降。

反向斷態(tài)電壓設(shè)備的反向斷態(tài)電壓(VR)應(yīng)等于或高于待保護(hù)電路(或部分電路)的峰值工作水平。
這是為了確保SPA不會(huì)抑制電路驅(qū)動(dòng)電壓。

反向泄漏電流在特定電壓下測(cè)得的最大電流。

箝位電壓在出現(xiàn)最大峰值脈沖電流時(shí),可從保護(hù)器上測(cè)得的最大電壓。

輸入泄漏電流在輸入端規(guī)定的電壓下,于輸入引腳處測(cè)得的直流電流值。

靜態(tài)電源電流當(dāng)Vsupply在最大電壓時(shí),輸入V+/V-引腳的最大直流電流。

輸入電容1MHz/1VRMS的條件下,于輸入引腳和任一電源引腳之間測(cè)得的電容。


2、什么是瞬態(tài)電壓?為什么需要注意這種電壓?

瞬態(tài)電壓是由電能釋放的短時(shí)高電壓,通常在儲(chǔ)存的能量突然釋放,或有較重的電感負(fù)載或雷擊等其它誘因時(shí)產(chǎn)生。
在電氣或電子電路中,可以通過(guò)開(kāi)關(guān)控制方法預(yù)先釋放該能量,也可以將其隨機(jī)導(dǎo)入外部電源電路中。

反復(fù)瞬變現(xiàn)象通常在操作電機(jī)、發(fā)電機(jī)或在開(kāi)/關(guān)反饋電路元件時(shí)產(chǎn)生。
而隨機(jī)瞬變現(xiàn)象則通常在雷擊或靜電放電(ESD)時(shí)產(chǎn)生。
雷擊和靜電放電的發(fā)生是無(wú)法預(yù)測(cè)的,所以需要進(jìn)行精密的監(jiān)測(cè)以準(zhǔn)確測(cè)算,尤其在電路板層面可能發(fā)生上述情況的時(shí)候更需注意。
許多電子標(biāo)準(zhǔn)組使用公認(rèn)的監(jiān)測(cè)手段或測(cè)試方法對(duì)瞬變電壓的產(chǎn)生進(jìn)行了分析研究。
下表列舉了瞬變現(xiàn)象的一些重要特征。


電壓

電流

生成時(shí)間

持續(xù)時(shí)間

雷擊

25kV

20kA

10 μs

1ms

開(kāi)/關(guān)

600V

500A

50 μs

500ms

電磁脈沖

1kV

10A

20ns

1ms

ESD

15kV

30A

<1ns

100ns


1:瞬變?cè)醇捌淞恐凳纠?/font>

瞬變電壓峰值的特性

如下圖所示,雷擊和靜電放電形成的瞬變電壓峰值通常會(huì)形成一條雙指數(shù)波形。





1:雷擊的瞬變波形





2:靜電放電的測(cè)試波形

雷擊的指數(shù)生成時(shí)間在1.2微秒至10微秒之間(基本為10%90%),持續(xù)時(shí)間在50微秒至1000微秒之間(峰值的50%
。
而靜電放電持續(xù)的時(shí)間則相對(duì)而言短很多。
生成時(shí)間小于1.0毫微秒。
持續(xù)總時(shí)間約為100納秒。

為什么瞬變現(xiàn)象越來(lái)越多地受到關(guān)注?

產(chǎn)品的小型化趨勢(shì)使得產(chǎn)品對(duì)電氣應(yīng)力日益敏感。
以微處理器為例,其結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電通路無(wú)法處理由靜電放電瞬變現(xiàn)象產(chǎn)生的強(qiáng)電流。
因?yàn)檫@類產(chǎn)品的操作電壓非常低,所以必須控制電壓干擾以防設(shè)備斷路、潛在隱患或?yàn)?zāi)難性事件的發(fā)生。

目前,敏感微處理器廣泛應(yīng)用于各類設(shè)備之中。
從家用電器(例如洗碗機(jī))至工業(yè)控制設(shè)備,甚至玩具都使用微處理器來(lái)提高性能和功效。

大部分汽車(chē)也使用多重電子系統(tǒng)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)、空調(diào)、剎車(chē)系統(tǒng),部分汽車(chē)還將其用于控制轉(zhuǎn)向、牽引和安全系統(tǒng)。

應(yīng)用設(shè)備和汽車(chē)內(nèi)的很多附件或支持產(chǎn)品(例如電機(jī)或配件)都有可能產(chǎn)生危害整個(gè)系統(tǒng)的瞬變現(xiàn)象。

因此,縝密的電路設(shè)計(jì)不僅要考慮自然環(huán)境的影響,還需要注意相關(guān)產(chǎn)品存在的潛在威脅。
下表2列舉了不同產(chǎn)品的技術(shù)弱點(diǎn)。

裝置類型

臨界電壓(伏)

VMOS

30-1800


100-200

GaAsFET

100-300

EPROM

100

JFET

140-7000


250-3000

肖特基二極管

300-2500

雙極晶體管

380-7000

SCR

680-1000


2:設(shè)備的臨界電壓范圍。



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1770309616 發(fā)表于 2011-8-20 00:13:17
3、瞬態(tài)電壓產(chǎn)品示例

瞬態(tài)電壓產(chǎn)品示例

靜電放電(ESD

靜電放電通常生成時(shí)間很快,峰值電壓和電流可達(dá)到非常高的值。
此種能量由物體間不平衡的正負(fù)電荷產(chǎn)生。

日常活動(dòng)中的靜電放電足以超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體技術(shù)中的瞬態(tài)臨界點(diǎn)。
以下列舉了幾個(gè)例子:

·從地毯上走過(guò):
35kV @ RH = 20%;1.5kV @ RH = 65%

·從塑膠地板上走過(guò):
12kV @ RH = 20%;250V @ RH = 65%

·工人在工作臺(tái)上工作:
6kV @ RH = 20%;100V @ RH = 65%

·塑膠信封:
7kV @ RH = 20%;600V @ RH = 65%

·從桌面上拿起塑料袋:
20kV @ RH = 20%;1.2kV @ RH = 65%

雷擊引起的瞬變現(xiàn)象

盡管直擊雷的破壞力顯而易見(jiàn),可是由雷擊引起的瞬態(tài)現(xiàn)象并非由直擊雷造成。

發(fā)生雷擊時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng),會(huì)造成附近的電纜線發(fā)生高量值瞬態(tài)。

云層間的雷擊對(duì)地面和埋在地下的電纜都會(huì)產(chǎn)生影響。
即使雷擊發(fā)生在1英里1.6公里)以外的地方,依然可在電纜上產(chǎn)生70伏的電壓。

而云層對(duì)地面的雷擊所產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓的(如右圖所示)則更大。

下圖顯示了典型的由雷擊干擾引發(fā)的電流波。


感應(yīng)負(fù)載開(kāi)關(guān)

電感負(fù)載開(kāi)關(guān)可產(chǎn)生能量很高且量值不斷增加的瞬態(tài)電壓。
當(dāng)電感負(fù)載關(guān)閉的時(shí)候,斷裂的磁場(chǎng)被轉(zhuǎn)化為雙指數(shù)瞬態(tài)形式的電能。
根據(jù)不同的產(chǎn)生源,瞬態(tài)現(xiàn)象可產(chǎn)生數(shù)百伏的電壓和數(shù)百安培的電流,持續(xù)時(shí)間可達(dá)400毫秒。

典型的電感瞬變產(chǎn)生源包括:

·發(fā)電機(jī)

·電機(jī)

·繼電器

·互感器

這些實(shí)例在電氣和電子系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。
由于各種應(yīng)用的負(fù)載各不相同,實(shí)際瞬態(tài)現(xiàn)象產(chǎn)生的波形、持續(xù)時(shí)間、峰值電流和峰值電壓也都不同。
只要估算出這些可變量值,就能夠選用合適的抑制器技術(shù)。

右圖展示的是由汽車(chē)充電系統(tǒng)的交流發(fā)電機(jī)中聚集的能量引發(fā)的瞬態(tài)現(xiàn)象。

汽車(chē)的其它直流電機(jī)也可能會(huì)引發(fā)類似的瞬態(tài)現(xiàn)象。
例如電子鎖、座椅和窗戶等直流電機(jī)電子設(shè)備。
使用直流電機(jī)的不同應(yīng)用設(shè)備都可以產(chǎn)生瞬態(tài)現(xiàn)象,它與由外界因素產(chǎn)生的瞬態(tài)現(xiàn)象一樣,都會(huì)對(duì)敏感電子組件造成危害。

1770309616 發(fā)表于 2011-8-20 00:22:38
4、Littelfuse SPA選擇和產(chǎn)品概述

鑒于抑制ESD和其他電氣瞬態(tài)現(xiàn)象的速度和箝位等級(jí)對(duì)保護(hù)現(xiàn)代化集成電路至關(guān)重,Littelfuse的瞬態(tài)抑制二極管陣列是提供這類保護(hù)的理想選擇。 SPATM系列提供多種設(shè)備,均適用于目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)ESD額定值高達(dá)30kV、寄生電容低至0.4pF的應(yīng)用。
下表列出了所有瞬態(tài)抑制二極管陣列系列產(chǎn)品,以及一些相應(yīng)的關(guān)鍵規(guī)格。
如需了解關(guān)于某個(gè)系列的詳細(xì)信息,請(qǐng)點(diǎn)擊系列名稱。


wbsh 發(fā)表于 2011-8-20 21:45:57
謝謝了
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