RFrftools.io
EMC

Sélection de diode de bridage ESD

Calcule le courant de crête, la dissipation de puissance et le rapport de bridage de la diode TVS pour la protection ESD IEC 61000-4-2.

Loading calculator...

Formule

I_pk = (V_ESD − V_cl) / Z, P_pk = V_cl × I_pk

V_cl— Clamp voltage (V)
Z— Discharge path impedance (Ω)

Comment ça marche

Les diodes à pince ESD (décharge électrostatique) protègent les circuits intégrés sensibles contre les transitoires de tension dépassant leurs valeurs nominales maximales. Lors d'un événement ESD typique (IEC 61000-4-2 niveau 4 : contact ± 8 kV), le courant de décharge passe par l'impédance du chemin série Z (généralement 330 Ω pour le modèle HBM ou contact-décharge). Le courant de serrage de crête est I_pK = (V_ESD − V_CL)/Z, où V_cl est la tension de serrage de la diode TVS au courant de crête. La puissance maximale dissipée dans la pince est P_pK = V_Cl × I_pK. Pour que le circuit intégré survive, la tension bloquée (V_cl) doit rester inférieure à la valeur nominale maximale absolue du circuit. Le taux de serrage V_Cl/V_ESD indique l'efficacité du serrage de l'appareil. Un faible ratio (< 0,01) signifie un serrage efficace.

Exemple Résolu

Problème : Un événement ESD de contact IEC 61000-4-2 de niveau 2 (V_ESD = 4 kV) frappe une ligne USB protégée par une pince TVS avec V_cl = 15 V et une impédance de série 330 Ω. Calculez le courant de pointe, la puissance de pointe et le taux de serrage. Solution : 1. Courant de pointe : i_PK = (4000 − 15)/330 = 3985/330 = 12,1 A 2. Puissance maximale : P_pK = 15 × 12,1 = 181 W 3. Rapport de serrage : V_Cl/V_ESD = 15/4000 = 0,00375 Résultat : la pince TVS dissipe un pic de 181 W (mais uniquement pendant environ 1 ns), fixant la ligne à 15 V. Vérifiez que le circuit intégré tolère 15 V sur la broche protégée. Le faible taux de serrage (0,37 %) confirme l'efficacité de la suppression.

Conseils Pratiques

  • ✓Pour la norme IEC 61000-4-2 niveau 4 (±8 kV), sélectionnez un TVS avec un courant d'impulsion nominal de crête ≥ 15 A (à la largeur d'impulsion appropriée) avec une marge adéquate.
  • ✓Utilisez des matrices TVS multicanaux pour les interfaces comportant de nombreuses broches (USB, HDMI, Ethernet) afin d'économiser de l'espace sur la carte et de réduire l'inductance de routage.
  • ✓Ajoutez une petite résistance en série (10 à 47 Ω) entre le connecteur et le TVS pour réduire la contrainte dV/dt sur le TVS et aider à respecter les limites ESD.

Erreurs Fréquentes

  • ✗Sélection d'une diode TVS sur la seule base de la tension de contact sans vérifier la tension de serrage au courant de pointe : V_cl est toujours supérieur à la tension d'arrêt.
  • ✗Si l'on ne tient pas compte de la capacité de la diode TVS sur les lignes à haut débit, un TVS à faible capacité (< 0,5 pF) est requis pour l'USB 3.0 ou le HDMI.
  • ✗Placer la pince ESD loin du connecteur : chaque mm de trace entre le connecteur et la pince permet au pic ESD de se propager. Placer les pinces à moins de 2 mm du connecteur.

Foire Aux Questions

Les pinces ESD TVS sont optimisées pour des temps de montée très rapides (< 1 ns) et des courants de pointe élevés (1 à 30 A) sur des impulsions très courtes (< 100 ns). Le Surge TVS gère des impulsions plus longues (millisecondes) avec une énergie plus élevée. Les deux sont des diodes TVS bidirectionnelles mais dimensionnées pour différents profils de menace.
La norme IEC 61000-4-2 (décharge par contact) utilise un modèle 330 Ω/150 pF avec un temps de montée plus rapide (~1 ns) et un courant de pointe plus élevé que le modèle du corps humain (HBM, 1500 Ω/100 pF). La norme IEC 61000-4-2 est plus stricte et est utilisée pour les tests au niveau du système, tandis que le HBM est utilisé pour les tests au niveau des composants.
Non recommandé. Les diodes Zener ne sont pas optimisées pour les transitoires rapides. Elles ont des temps de réponse lents (généralement > 10 ns) par rapport aux diodes TVS (< 1 ns). Pour la protection contre les décharges électrostatiques, utilisez un téléviseur homologué pour le modèle ESD et le niveau d'énergie spécifiques.

Shop Components

Affiliate links — we may earn a commission at no cost to you.

EMC Shielding Tape

Copper foil tape for EMI shielding and grounding

DigiKey →Mouser →

Ferrite Beads

SMD ferrite beads for suppressing high-frequency noise

DigiKey →Mouser →

Related Calculators

EMC

ESD TVS Diode

Calculate TVS diode clamping voltage, breakdown voltage, peak pulse current, and power rating for ESD protection circuit design.

EMC

RF Shielding

Calculate electromagnetic shielding effectiveness of conductive enclosures

EMC

EMI Margin

Calculate EMI compliance margin accounting for measurement uncertainty and safety margin to predict pre-compliance test pass/fail.

EMC

Ferrite Bead

Calculate ferrite bead filter effectiveness, impedance at frequency, and insertion loss for EMI suppression

EMC

LC EMI Filter

Design an LC low-pass EMI filter for conducted emissions suppression — calculate inductance, capacitance, filter order, and attenuation at the stop band.

EMC

CMC Impedance

Calculate common mode choke impedance, insertion loss, and Q factor at a given frequency for EMC filter design.