【经验】解析如何通过TVS管SMF9.0A整改多功能无线蓝牙功放音箱静电ESD二极管的案例

时间： 2022-03-24 来源：优恩半导体

技术问答

本文优恩半导体将对多功能无线蓝牙功放音箱静电ESD二极管整改案例进行介绍，具体内容如下：客户产品可通过蓝牙或音频接口输入播放音频，红外遥控或蓝牙进行无线控制，产品在过静电测试认证中，未能过IEC61000-4-2 Level 3等级（接触放电±4KV，空气放电±8KV）, 测试过程出现声音变小甚至无输出（音频芯片损坏）现象。

产品使用DC24V供电（不接大地），对外人体可触摸到需要做静电测试的接口有DB15、音频、USB、电源端子。产品PCB的地分成4块，分别为电源地、系统地，功放地，音频地，DB15、USB的金属外壳直连系统地，音频接口金属外壳直连音频地。因静电无大地进行回路泄放，对通过静电测试提出了更高的要求。

图 1

案例整改过程

在客户控制板什么都不改动的情况下，按照IEC 61000-4-2的标准进行空气8KV，接触4KV的静电放电测试，测试过程中发现输出声音变小甚至无输出（音频解码芯片损坏）情况。

图 2

通过原理分析，在音频解码芯片9V供电处加优恩半导体TVS管做静电钳位，型号为SMF9.0A，同时并联104电容，并在主控与音频解码通讯之间的I²C加ESD二极管，型号为ESD05V32D-LC，再次进行验证，测试情况有所改善，除了输出声音会变小外，芯片几乎未损坏。

图 3

在上一步整改基础上，让系统地断开通过磁珠（型号为MHC2010S211QBP）使其与功放地、音频地及电源地相连接，以减少静电从系统地串到音频地对音频解码芯片造成影响，再次对DB15接口、USB接口做静电测试，音频输出正常；继续对对音频接口做静电测试，发现音频声音还是会变小。

再次分析，发现音频解码芯片的DGND和AGND引脚与音频输入接口的金属外壳同属音频地，静电直接从金属外壳串到音频地对音频解码芯片造成了干扰，再次整改，把音频芯片DGND引脚直连电源地，同时将音频输入端子金属外壳与音频地断开，中间串接磁珠（型号为MHC2010S211QBP），再次验证RS232、USB、音频接口静电测试，每个端口通过接触放电±4KV，空气放电±8KV，整改通过。

案例分析总结

此产品出现问题的主要原因是因为音频解码芯片抗干扰能力较弱，ESD静电、EOS脉冲干扰电压容易对其照成影响甚至损坏；对此优恩半导体建议在IC的电源输入端及对外信号端口加ESD二极管或者TVS管做浪涌防护。

PCB设计的时候，要注意地方面的处理，比如说数字的、模拟的及系统的之间是单点直连、多点接地亦或者是通过磁珠、0Ω电阻、电感等连到一起。

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型号- 15SMBJ78CA,SMAJ6.0CA,SMAJ40CA,SMBJ20A-AT,SM8Z20A,15KP58A,UN2K8-400SMD,SMD1206-350,SMDJ78CA,UN3E8-75HM,P0300SC-2L,ESD05V02D-CP,UN3E8-75HP,TPSMB30CA,SMDJ16A-AT,15SMBJ7.5CA,UNC-301N-SMD,TPSMCJ18CA,PESD0603E12V,UN6-200,05D511K,20D241KYC,5.0SMDJ85C,SMDJ36CA-AT,5.0SMDJ85A,K2200G,UN0402E18V120P,SMCJ100CA,ESD15V52D-LCF,5KP30C,5KP30A,SMF120CA,SMBJ150CA,SMDJ170A,SM8Z33CA,TP5.0SMDJ28CA,53D681K,SMDJ170C,3KP80CA,UN2K8-800L,UN135-250,SMCJ30C,32D122K,SMCJ30A,UNA-471M,SA180C,SMAJ70CA-AT,K0900G,SM8Z24A,SA180A,4.0SMF5.0A,15KP54A,20D781KJ,SMF190A,P6KE8.2CA,TPSMA82A,P4KE180A,P4KE180C,14D181KSC,ESD24V26T-5L,20D331KYC,P4SMA82CA,SMF3.3A,TP5.0SMDJ15CA,SM8Z22A,MCM3216B SERIES,SMDJ160CA,SMBJ400CA,SMCJ80CA,SMD1812-200-24V,PXXXXLB,PXXXXLC,P6SMB51CA,PXXXXLA,ESD24V26T-4L,4.0SMF12CA,TPSMB43CA,ESD0402-240E2R5,SMDJ400A-AT,TPSMB110CA,ESD08V88D-C,SMCJ220CA,5.0SMDJ64CA-AT,5.0SMDJ80A,SMCJ440A-AT,10SMBJ40CA,5.0SMDJ80C,P4KE 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【技术】浅析瞬态抑制二极管（双向TVS管）

TVS管也叫瞬态抑制二极管，TVS管是吸收浪涌功率用的，能在极短时间内承受反向电压冲击，使两极间的电压钳位于一个特定电压上，避免后面的电路受到冲击。简单的说就是做过压保护的，在通信等产品中很常见。连接时必须反向工作在电路电源、地两端，与稳压二极管类似，但不需要限流电阻。

技术探讨发布时间 : 2021-08-26

解析TVS管的四大特点：快相应、低压放电、强吸收能力、可重复使用

在保护电子设备安全的战斗中，瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor）简称TVS管，正是不可或缺的利器。本文中优恩半导体将为大家介绍TVS管的四大特点：快相应、低压放电、强吸收能力、可重复使用。

技术探讨发布时间 : 2024-05-01

DC24V电源端口浪涌保护

DC24V电源端口浪涌保护DC24V电源是一种为设备提供稳定、可靠的直流电压输出的电源，其广泛应用于工业自动化控制系统。此方案设计为多级保护的方式，初级采用通流能力较强的陶瓷气体放电管和压敏电阻组合来承受泻放大的浪涌电流，中间使用电感做退耦，次级选用响应电压精准、稳定且快速的TVS管做保护，能有效抑制各类浪涌过电压，使后端的DC芯片及电路得到全面的保护。

应用方案发布时间 : 2024-01-24

【元件】LIN总线ESD保护二极管UESD1LIN采用双边不对称电压结构，保护12V和24V汽车LIN-BUS系统

优恩半导体推出LIN总线ESD保护二极管UESD1LIN，采用双边不对称电压结构，可满足两种车用LIN-BUS的保护。该产品符合AEC-Q101，具有1.0pF的低电容值，能减少对LIN总线信号的干扰；良好的钳位能力，将静电放电引起的电压尖峰限制在安全范围内；同时还具有优秀的空气放电±15kV 、接触放电±8kV及瞬间脉冲浪涌防护能力。能够有效保护总线免受损坏，确保系统可靠性和安全性。

产品发布时间 : 2024-02-26

优恩半导体ESD静电保护元件Protection TVS ESD Arrays选型表

静电抑制二极管（Electrostatic Discharge Devices）俗称 ESD 管，是一种用于保护电子产品免受静电干扰元器件。

产品型号	品类	Marking Code	Peak Power Disspation 8/20μs (W)	Reverse Stand-off Voltage Vrwm(V)	Breakdown Voltage Vbr.min(V)	Clamping Voltage @1A mp Vc(V)	Standby Current Ir@Vrwm（μA）	Capacitance (f=1MHz) TYP（pF）	Internal Configuration
ESD3.3V02D-ULC	ESD静电保护器	3L	96	3.3	4.5	8.5	1	0.25	0201/DFN0603