接口电路中电阻和 TVS 对防护性能的影响【EMC学习】

【现象描述】

TVS与电阻相对位置不同对接口防浪涌性能影响到底如何一直是一个争论的问题。为了确定两者位置对防浪涌性能的影响，选取某一产品的 85 端口作为试验对象。在该产品中共 选取了 DBUSlD+ 、DBUSlD- 、DBUS2D+ 、DBUS2D- 、 CLK2M+ 、CLK2M- 、CLK8K+ 、CLK8K- 和 CFN + 、CFN- 、BFN+ 、BFN-、OBCLK+、OBCLK- 、FCLK+ 、FCLK-共16 个信号。

其中，前 8 个信号为第一组。下图是第一组电路原理图。从图中可以看到TVS 与电阻的相对位置关系。其中，TVS靠近芯片放置。

后 8 个信号为第二组。TVS 与电阻的相对位置关系，电阻靠近芯片放置。

测试步骤：

(1 ) 先用示波器测出并记录正常情况下的 485 接口工作信号波形。

(2) 将浪涌发生器设置为连续 10 次（正、负各5 次）输出1.2/50uS 的标准浪涌电压为一组测试，间隔6 0 s 。

(3) 测试每组浪涌电压冲击后的485 接口工作信号波形，并与正常的信号波形进行比较。

(4) 如果比较的结果一致，则提高浪涌电压继续测试，重复(3)，直至信号失真记录此时施加的浪涌电压值。

从测试数据可以看出，第一组信号接口的抗浪涌电压能力比第二组信号接口要差很多。测量分析实验后的PCB 板， 发现第一组信号接口失效是由于串联在接口电路上的 33 n电阻损坏造成的，TVS 并没有损坏；而第二组信号接口失效则是由于TVS 被击穿短路造成的， 电阻并没有损坏。由此可以得出测试结论：电阻靠近芯片放置， 而TVS靠近接口放置时的防护能力较强。

【处理措施】

在 PCB 板中设计接口防浪涌电路时，若想通过串联电阻来降低浪涌的冲击电流，则一定要考虑电阻的功率。如果功率不够，则建议将电阻靠近芯片放置， 而 TVS 靠近接口放置。

【思考与启示】

(1 ) 电阻可以作为保护器件来抑制浪涌电，起流到限流的作用，通常串联在信号电路中。

(2) 在信号线路中，电阻的使用应注意的几个问题：1）电阻的功率应足够大；2）避免过电流作用下电阻发生损坏。

(3) 在信号线上串联电阻时要注意对信号本身的影响。

注：以上用例来自《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》