diodes TVS et diodes de protection ESD

Un suppresseur de tension transitoire, souvent abrégé en diode TVS, est le composant qui se place entre un transitoire sur une ligne de données, un rail d'alimentation ou une interface et le dispositif situé derrière. Cette page expose ce que fait cette classe de dispositifs, les pièces de protection en stock chez Shenzhen Haiben Electronic Technology Co., Ltd., et les choix pratiques auxquels sont confrontés les acheteurs et les ingénieurs matériel. Haiben fournit des composants électroniques depuis Shenzhen en 2013, et propose également sa propre ligne de semi-conducteurs de marque propre, la ligne Weforsemi, via une filiale détenue intégralement.

Ce contre quoi protège une diode TVS

Les diodes de suppression des tensions transitoires, également appelées suppresseurs de tension transitoire, limitent les événements de surtension brefs avant que l'énergie n'atteigne les circuits sensibles. Les événements concernés sont standards : les décharges électrostatiques lors de la manipulation et au niveau des connecteurs, les transitoires de commutation sur les rails d'alimentation, et les courants de surtension que le couplage injecte dans les câbles. Une diode TVS répond rapidement, présente une impédance élevée à la tension de service normale et change d'état pour dériver le transitoire vers la masse lorsqu'un seuil défini est dépassé. Les ports d'interface et les entrées d'alimentation sont les endroits où les dommages sont le plus souvent signalés, et c'est là que se concentre l'essentiel de la gamme de protection.

La gamme de protection en stock

Le catalogue propose une gamme de protection qui s'étend des petits composants ESD aux pièces discrètes TVS de puissance supérieure. Tous les éléments suivants sont vendus via Haiben Diodes CMS catégorie :

• VCTB3V32515LC — DFN0603-2L, bidirectionnel, tension de service 3.3 V, puissance de crête d'impulsion 80 W, courant de crête d'impulsion 8 A, IEC 61000-4-2 caractérisé à ±30 kV en air et ±30 kV au contact ; capacité très faible et fuite de l'ordre du nA, protégeant une ligne de données ou d'alimentation.
• VCTU7V550F3S — DFN1610-2L (1.6 × 1.0 × 0.5 mm), tension de service 7 V, puissance de crête d'impulsion 1600 W, courant de crête d'impulsion 80 A, sans broche à 2 broches, protégeant une ligne de données ou d'alimentation.
• VCLT550-YW — SOD-323, puissance de crête d'impulsion 350 W (8/20 µs), faible tension de blocage, conforme RoHS, finition des broches en étain mat (sans Pb).
• VCTB5V0P215YW — DFN0603-2L, réponse rapide, faible tension de service, pour protéger les composants semi-conducteurs sensibles contre les ESD et les transitoires.
• VCTB24V0P415FSL — DFN0603-2L, une diode TVS 24 V pour la protection des circuits ESD.

La sélection commence par la tension de service de la ligne, puis par la puissance ou le courant de crête d'impulsion attendu, puis par la capacité lorsque l'intégrité du signal importe. Notre guide de sélection des diodes TVS parcourt cette séquence. Les pièces bidirectionnelles conviennent directement aux lignes qui oscillent dans les deux sens, telles que les signaux couplés AC ou différentiels, tandis que les pièces unidirectionnelles conviennent aux rails DC où un blocage sur une seule polarité est souhaité. Plusieurs dispositifs en stock sont documentés comme protégeant une seule ligne de données ou d'alimentation, ce qui aide au comptage des positions sur un BOM.

Diodes de protection ESD et protection d'interface

Dans ce catalogue, les diodes de protection ESD constituent la branche à faible capacité de la famille des diodes TVS. La faible capacité importe sur les données à haut débit et sur les entrées de mesure à haute impédance, où une capacité excessive arrondirait les fronts et déformerait les signaux. Le VCTB3V32515LC, construit avec une technologie silicium monolithique pour une réponse rapide et une faible tension de blocage ESD, est décrit par son fabricant comme adapté à la protection des lignes de données et d'alimentation sensibles à la tension ; le VCTB24V0P415FSL 24 V couvre le même rôle sur les ports à tension plus élevée. La protection d'interface est généralement la première section d'un schéma et la plus facile à ajouter tardivement, il vaut donc la peine de réserver les empreintes tôt. Lorsqu'une conception protège un produit alimenté par batterie, la protection est généralement examinée en même temps que la circuit intégré de protection de batterie ICs page, puisque l'une protège contre les transitoires au niveau du connecteur et l'autre contre les défauts au niveau des cellules.

Bidirectionnelle ou unidirectionnelle — et le cas USB

Une diode TVS bidirectionnelle écrête dans les deux polarités, de sorte qu'un seul composant protège un signal qui alterne autour de zéro. Une diode unidirectionnelle est référencée à la masse et constitue le choix le plus simple pour un rail d'alimentation positif. Le cas USB montre pourquoi le choix compte : les connecteurs USB portent VBUS et les paires de données sur des contacts adjacents, de sorte qu'un câble branché ou débranché peut pousser une transitoire d'une ligne à une autre dans l'une ou l'autre direction. La tension de service est définie avec une marge au-dessus de VBUS, et le courant de crête d'impulsion découle de la sévérité ESD attendue au niveau du connecteur. Des pièces telles que la VCTB3V32515LC et la VCTB5V0P215YW sont des dispositifs à empreinte 0603 conçus exactement pour ces lignes de données à faible capacité, ce qui explique qu'ils s'intègrent parfaitement à l'extrémité connecteur d'une conception USB.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre une diode TVS, un suppresseur de tension transitoire et une diode de protection ESD ?

La diode TVS et le suppresseur de tension transitoire appartiennent à la même classe de dispositifs ; « diode TVS » est la forme abrégée. Les diodes de protection ESD constituent la branche à faible capacité de cette famille dans ce catalogue, destinée aux lignes de données et aux interfaces où la qualité du signal doit être préservée.

Une diode TVS peut-elle remplacer une diode Zener sur un rail ?

Leur comportement diffère. Une diode Zener est normalement utilisée pour une régulation continue dans les limites de sa caractéristique, tandis qu'une diode TVS est conçue pour écrêter des transitoires occasionnelles et reste hors tension la plupart du temps. Pour l'écrêtage d'un rail dans des conditions transitoires, la diode TVS est le dispositif approprié ; vérifiez la tension de service et les valeurs de crête d'impulsion pour votre ligne.

Comment choisir entre des pièces bidirectionnelles et unidirectionnelles pour une ligne de données USB ?

Utilisez une pièce bidirectionnelle là où la ligne peut osciller de part et d'autre de la masse, ce qui est la situation habituelle sur les paires de données USB lors d'un événement de connexion à chaud. Définissez la tension de service avec une marge au-dessus de la plage de signalisation normale de l'interface, et confirmez que la capacité de la pièce est suffisamment faible pour le débit de données.