CN203119463U

CN203119463U - 一种低电容大浪涌保护电路

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Publication number: CN203119463U
Application number: CN 201220736759
Authority: CN
Inventors: 李怀东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2022-12-28

Abstract

本实用新型涉及一种低电容大浪涌保护电路，由2n个降容二极管、2个低压TVS二极管和2个双向放电管构成，n为大于等于2且小于等于16的整数；第1到第n降容二极管的阴极与第一双向放电管的一端相连，并与第一低压TVS二极管的阳极和第二低压TVS二极管的阴极相连；第1到第n降容二极管的阳极依次分别连接线路1到线路n；第n+1到第2n降容二极管的阳极与第二双向放电管的一端相连，并与第一低压TVS二极管的阴极以及第二低压TVS二极管的阳极相连，第n+1到第2n降容二极管的阴极依次分别连接线路1到线路n。克服了现有技术中存在的所需电子元件数量多、种类繁杂，走线复杂，占用PCB空间大的缺陷，走线简单，且具有低电容、低钳位、大浪涌保护的能力、差共模高度集成的优点。

Description

一种低电容大浪涌保护电路

技术领域

本实用新型涉及半导体过压保护器件领域，具体涉及一种低电容大浪涌保护电路，是一种用来限制过压但不切断电路的紧急保护电路。

背景技术

随着通信速率的提高，数据通信接口对保护的要求也越来越高，可满足K20、K21等可靠性测试标准的保护方案往往会涉及更多的保护元件和更大的PCB空间，因各保护元件之间的匹配性差异导致的电路主控IC芯片被烧毁的情况屡屡发生。

能够用于浪涌保护的元件很多，如Thyristor、GDT、MOV、瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor，TVS）等。如专利申请CN 201210172902.4通过GDT 、PPTC.、TVS 、电阻、共模电感、隔离变压器等电子元件搭建组合电路，来达到线路防护的目的，但这种通过多种电子元件搭建组合电路的方式，对于拥有多个数据接口的保护方案必然会涉及到很多种类和数量的电子元件和复杂的走线，这些都给工程师带来了设计上的不便，此外，复杂的走线带来的寄生电感效应、电容效应等都会产生匹配性差异，对接口的性能造成较大影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的所需电子元件数量多、种类繁杂，走线复杂，占用PCB空间大的缺陷，为被保护系统提供一种集成化低电容的浪涌保护电路，不仅可以避免浪涌、ESD等瞬态电压对被保护系统的损坏，而且走线简单，具有低电容、低钳位、大浪涌保护的能力、差共模高度集成的优点。

本实用新型的技术方案具体为：一种低电容大浪涌保护电路，由2n(n 为大于等于2，小于等于16的整数)个降容二极管、2个低压TVS二极管和2个双向放电管（Thyristor）构成，第1到第n降容二极管的阴极与第一双向放电管（Thyristor）的一端相连，并与第一低压TVS二极管的阳极和第二低压TVS二极管的阴极相连，第1到第n降容二极管的阳极依次分别连接线路 1到线路 n。第 n+1 到第 2n 降容二极管的阳极与第二双向放电管(Thyristor)的一端相连，并与第一低压TVS二极管的阴极以及第二低压TVS二极管的阳极相连，第 n+1 到第 2n 降容二极管的阴极依次分别连接线路 1到线路 n；所述的降容二极管均为低结电容二极管；所述的低压TVS二极管为低击穿、低钳位电压的TVS二极管，此二极管不具有单向导电性，且正向击穿电压高于反向击穿电压；所述双向放电管（Thyristor）为有高浪涌泄放能力的放电管，两个双向放电管均一端接地。

降容二极管用于Pin脚之间的电容，TVS二极管用于实现低压差模保护，双向放电管（Thyristor）用于提供高浪涌共模对地保护。本实用新型利用TVS二极管的低钳位特性，与降容串联后作为线到线之间的低残压差模保护，利用Thyristor的削弧和高浪涌特性，与降容管串联后作为线到地的共模保护。

所述双向放电管（Thyristor）可通过6KV的K20、K21标准。

优选的，上述技术方案中，n 取值4或8，即为4路或8路保护。因为现在实际应用中的以太网接口都是8根线，可采用2个4路保护的低电容大浪涌保护电路，或者采用1个8路保护的低电容大浪涌保护电路。本实用新型的低电容大浪涌保护电路可以做成一个独立的模块，也可以并入接口模块中成为接口模块的组成部分。随着科技的发展，不排除会出现4根线、5根线或是12根线，甚至16根线的以太网接口，本实用新型的低电容大浪涌保护电路中降容二极管的数量相应地作出调整即可。

[0009]下面以8路保护的低电容大浪涌保护电路为例，阐述一下本实用新型的工作原理：低电容浪涌保护电路正常情况下处于关断状态，当在线路 1 到线路 8上同时出现正向浪涌时，浪涌同时通过第1降容二极管~第8降容二极管到达降容二极管的阴极，由于浪涌电压较高使得双向放电管被触发而导通，浪涌电流通过双向放电管到地泄放，随着浪涌电流的泄放完成，流过双向放电管的电流逐渐降低，直到电流低于双向放电管的维持电流时，双向放电管关断，正向浪涌泄放结束。当有反向浪涌出现时，浪涌电流经地通过双向放电管到达第9降容二极管~第16降容二极管的阴极，通过线路导线放电，实现了反向共模保护。当在线路 1到线路 8之间出现浪涌电压时，浪涌通过高电压的线路上的降容二极管到达降容二极管阴极，由于低压TVS二极管的击穿电压要低于双向放电管的触发电压，因此低压TVS二极管先动作，浪涌通过低压TVS到达电压低的线路上，实现了差模保护。

本实用新型的低电容大浪涌保护电路是一种高度集成的浪涌保护电路，采用低压TVS、高浪涌Thyristor以及更低电容的降容管实现了高度集成化的浪涌保护。与分立的的浪涌保护元件相比，不仅具有低电容、低钳位、大浪涌能力的特点，而且高度集成化，集共模和差模保护于一体，极大地降低了PCB空间，消除了寄生电感效应，在提高可靠性的同时，能更好地兼顾到被保护设备的核心性能，可广泛应用于高速数据接口保护领域。

附图说明

图1 为本实用新型实施例一的电路结构；

图2 为本实用新型实施例一中低压TVS二极管I-V特性图；

图3 为本实用新型实施例一的共模正向保护原理图；

图4 为本实用新型实施例一的共模反向保护原理图；

图5 为本实用新型实施例一差模保护原理图；

图6 为本实用新型实施例二的电路结构。

图2中Ipp表示瞬态脉冲峰值电流，IF表示正向电流，VF表示正向电压，VC表示钳位电压。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步阐述。

实施例一

如图1所示，一种低电容浪涌保护电路，由16个降容二极管、2个低压TVS二极管和2个双向放电管构成，第一降容二极管（1）到第八降容二极管（8）的阴极与第一双向放电管（17）的一端相连，并与第一低压TVS二极管（19）的阳极和第二低压TVS二极管（20）的阴极相连，第一降容二极管（1）到第八降容二极管（8）的阳极依次分别连接线路 1(line1)到线路8(line8)。第九降容二极管（9）到第十六降容二极管（16）的阳极与第二双向放电管（18）的一端相连，并与第一低压TVS二极管（19）的阴极以及第二低压TVS二极管（20）的阳极相连，第九降容二极管（9）到第十六降容二极管（16）的阴极依次分别连接线路 1(line1)到线路8(line8)，两个双向放电管（17、18）的另一端均接地。其中：

所述的第一降容二极管（1）到第十六降容管（16）均为低结电容二极管。

所述的双向放电管（17、18）为高浪涌泄放能力的放电管，可通过6KV的K20、K21测试标准。

所述的低压TVS二极管（19、20）为低击穿、低钳位电压的TVS二极管，此二极管不具有单向导电性，且阳极到阴极的击穿电压高于反向击穿电压，请参阅图2。

如图3所示，低电容浪涌保护正常情况下处于关断状态，当在线路 1 到线路 8上同时出现正向浪涌时，浪涌同时通过第一降容二极管（1）~第八降容二极管（8）到达每个降容二极管的阴极，由于浪涌电压较高使得第一双向放电管（17）被触发而导通，浪涌电流通过第一双向放电管（17）到地泄放，随着浪涌电流的泄放完成，流过第一双向放电管（17）的电流逐渐降低，直到电流低于第一双向放电管（17）的维持电流时，第一双向放电管（17）关断，正向浪涌泄放结束。参阅图4，当有反向浪涌出现时，浪涌电流经地通过第二双向放电管（18）到达第九降容管（9）~第十六降容管（16）的阴极，通过线路导线放电，实现了反向共模保护。当在线路 1到线路 8之间出现浪涌电压时，浪涌通过高电压的线路上的降容二极管到达阴极，由于低压TVS二极管的击穿电压要低于双向放电管的触发电压，因此低压TVS二极管会先动作，浪涌通过低压TVS到达电压低的线路导线上，实现了差模保护，如图5所示。

实施例二

如图6所示，一种低电容浪涌保护电路，由8个降容二极管、2个低压TVS二极管和2个双向放电管构成，实现4路差共模保护。第一降容二极管（1）到第四降容二极管（4）的阴极与第一双向放电管（17）的一端相连，并与第一低压TVS二极管（19）的阳极和第二低压TVS二极管（20）的阴极相连，第一降容管（1）到第四降容二极管（4）的阳极依次分别连接线路 1到线路 4。第五降容管（5）到第八降容二极管（8）的阳极与第二双向放电管（18）的一端相连，并与第一低压TVS二极管（19）的阴极以及第二低压TVS二极管（20）的阳极相连，第五降容管（5）到第八降容二极管（8）的阴极依次分别连接线路 1到线路 4，两个双向放电管（17、18）的另一端均接地。其中：所述的第一降容二极管（1）到第八降容管（8）均为低结电容二极管。所述的双向放电管（17、18）为高浪涌泄放能力的放电管，可通过6KV的K20、K21测试标准。所述的低压TVS二极管（19、20）为低击穿、低钳位电压的TVS二极管，此二极管不具有单向导电性，且阳极到阴极的击穿电压高于反向击穿电压，请参阅图2。

Claims

1.一种低电容大浪涌保护电路，其特征在于：由2n个降容二极管、2个低压TVS二极管和2个双向放电管构成，n 为大于等于2且小于等于16的整数；第1到第n降容二极管的阴极与第一双向放电管的一端相连，并与第一低压TVS二极管的阳极和第二低压TVS二极管的阴极相连；第1到第n降容二极管的阳极依次分别连接线路 1到线路 n；第 n+1 到第 2n 降容二极管的阳极与第二双向放电管的一端相连，并与第一低压TVS二极管的阴极以及第二低压TVS二极管的阳极相连，第 n+1 到第 2n 降容二极管的阴极依次分别连接线路 1到线路 n；所述的降容二极管均为低结电容二极管；所述的低压TVS二极管为低击穿、低钳位电压的TVS二极管，不具有单向导电性，且正向击穿电压高于反向击穿电压；所述双向放电管为有高浪涌泄放能力的放电管，两个双向放电管均一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种低电容大浪涌保护电路，其特征在于：n 取整数4。

3.根据权利要求1所述的一种低电容大浪涌保护电路，其特征在于：n 取整数8。