【应用】6.5V反向关态电压的TVS SMBJ6.5A用于运放输入保护，具有高效能、响应速度快等优势

时间： 2020-01-15 来源：世强

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在设计电子产品时，需要设计相应的静电及浪涌防护电路，尤其是在产品的输入输出接口处防护器件必不可少。下面以一款传感器前端信号处理电路的输入防护为例，讲解电路的防护设计。

首先介绍电路构成，如图1所示，传感器采用插头插座方式连接至后级电路，传感器采集到的模拟量信号经过静电浪涌保护电路，再经放大电路处理后送入MCU进行运算。

图 1 电路原理框图

下面着重介绍下静电流涌防护电路，如图2所示，这里笔者选用的是硕凯电子的SMBJ6.5A做为输入防护器件。

图 2 防护原理图

SMBJ6.5A是一款瞬态抑制二极管（也叫TVS），是一种高效能电路保护器件，能够以皮秒级的响应速度将灌入电路的浪涌或静电钳位到安全电压范围内，从而保护后级电路不被高压损坏。

SMBJ6.5A的关键电气参数如下：

反向关态电压 Vrwm: 6.5V

击穿电压最小值: 7.22V

击穿电压最大值: 7.98V

钳位电压最大: 11.2V

峰值脉冲电流: 53.57A

当有静电或浪涌高电压灌入电路时，当电压高于6.5V时，TVS二极管逐渐开始反向击穿（导通），如果灌入电压高于击穿电压（7.22V-7.98V）时，TVS二极管则完全击穿（导通）。

当TVS二极管完全击穿（导通）后，通过二极管的最大泄放电流为53.57A，当达到这个电流时，二极管两端的电压为11.2V，此时该TVS二极管的功率为11.2V*53.57A=599.984W。

（注意：文中采用“击穿”一词，是根据TVS二极管的特性而描述，并非器件物理损坏，是可恢复的）。

之所以选择SMBJ6.5A，因为SMBJ系列静电防护等级符合IEC-61000-4-2 空气放电15kV、接触放电 8kV，防护效果较好。可能有人疑惑既然信号是5V范围，为什么选型时选的6.5V（反向关态电压）的呢？主要还是考虑到当输入信号接近5V时，可能会受TVS二极管的影响造成信号失真。而且后级电路对稍微超过5V的电压具有一定的耐受度。所以为了保证信号完整，笔者在型号选择上，对指标范围稍稍加大选择SMBJ6.5A。

以下为SMBJ6.5A用于项目的PCB板图:

图 3 电路板

layout时应格外注意，TVS二极管应放置于接插件附近，布线应具有很好（很短）的能量泄放路径。当静电或浪涌灌入时，能很快的通过TVS二极管泄放到电源地。

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