半导体二极管在以太网端口的应用研究

? 高低温——GB/T 2423.1/2 电工电子产品温度环境;

? 阻尼震荡——GB/T 17626.10-1998 阻尼振荡磁场抗干扰强度;

? 耐压——VTS瞬态二极管具体要求;

? 交流电源暂降——GB/T 17626.11-2008电压暂降、短时中断和电压变化抗干扰强度;

? 直流电源暂降——GB/T 17626.29-2006直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化的抗干扰强度。

2 瞬态二极管的主要参数

2.1 击穿电压VBR

TVS在发生击穿的区域内，在电流I_BR的情况下，TVS两端的电压叫做击穿电压，用V_BR表示，此时呈现低阻抗状态。

2.2 最大反向脉冲峰值电流I_P

TVS瞬态二极管工作在反向电压下，在脉冲到来时所通过的最大峰值脉冲电流即为最大反向脉冲峰值电流I_P 。

2.3 最大反向工作电压V_R

TV瞬态二极管反向工作时，在电流作用下，TVS两端的电压即为最大反向工作电压V_R ，在正常情况下，V_R=(0.8～0.9)V_BR

2.4 最大嵌位电压V_C

当电流是脉冲峰值电流时，测得TVS两端的最大电压就为最大嵌位电压值，嵌位系数一般取1.3左右。

3 TVS瞬态二极管的选取

(1)TVS瞬态二极管额定反向关断电压Vm应不小于被保护设备电路的最大工作电压。

(2)最小击穿电压V_BR= Vrwm /K_BR (其中，K_BR=0.8～0.9)。

(3)TVS的最大箝位电压V_C应小于被保护电路的损坏电压，即V_C=K_C×V_BR (其中，K_C=1.3)。

(4)在脉冲所持续的时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗P_M应该大于被保护设备电路内出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

4 TVS瞬态二极管选择注意事项

(1)额定工作电压：设计时允许工作期间加在防护电路上的电压。

(2)标称通电电压：在施加恒定1mA直流电流情况下，保护器件的启动电压值。

(3)标称放点电流：防护电路额定转移的电流的能力。

(4)冲击通流容量：防护电路所能承受的电流而不损坏的最大电流。

(5)响应时间：防护电路对瞬态过电压起控制时所需要的时间。

(6)残压(限制电压)：防护电路对瞬态过电压的电压限制能力残压必须低于被保护器件的耐压水平。

选好了TVS瞬态二极管后，保护电路应该安装在哪里比较合适?是安装在以太网端口的走线还是把保护装置安装在以太网磁芯后面的物理层收发机?在大部分情况下，安装在收发机起到的保护优势明显优于安装在端口的边缘，主要就是变压器对于浪涌电压进行了初步的衰减，同时，他还能够保证电磁的兼容性，并且可以平衡各种各样的浪涌情况，如图7所示。

图8是10/100 Base-T 以太网供电保护(PoE)免于ESD和过电流威胁的例子，符合要求：IEC 61000-4-2 Level 4 (8 kV / 15 kV) 。表1是TVS电性参数表。

总结

相对于以前，在当今的网络时代，对于以太网的端口要求更加严格，高效率、小型化、多功能的以太网急切需要更先进的保护电路，以对抗各种各样的瞬态电压。而瞬态二极管的使用，更具有先进性，更能够使大量的精密仪器免受瞬态电压的破坏。

参考文献：

[1]Lucn Bruno.LEDd 非稳态多谐振荡器[J].电子设计技术,2008(11)

[2]黄发，袁照刚;模拟电子技术[D];天津大学出版社;2008

[3]张恺,李祥珍,张晶,郝为民;自动抄表系统应用模式的探讨[J];电网技术;2001(05)

[4]任彬;一种新型的水表联网抄表系统[D];大连理工大学;2000年