【正文】 當(dāng)?shù)?ESD 保護(hù)，一個(gè)或多個(gè) IC 有可能受到損壞。 另一個(gè)問(wèn)題是能源管理，蜂窩電話用戶希望電池的兩次充電之間隔愈長(zhǎng)愈 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 4 頁(yè) 共 13 頁(yè) 好。開(kāi)關(guān)技術(shù)是它的答案，但在此情況下，轉(zhuǎn)換器也成了它自己的潛在噪聲源。還有，由於體積是不可忽視的因素，應(yīng)該選擇可以采用物理尺寸最小的無(wú)源元件的那種部件。這就能讓電池不再提供足夠電能之前盡行地放電。當(dāng)你將高速度和大電流結(jié)合一起， V=L（ di/dt）關(guān)系式中的 “di/dt”部份大幅地提高。對(duì)於轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，地電位參考線會(huì)感應(yīng)電壓的話，可能導(dǎo)致運(yùn)作停止。這雖然縮減了幾何尺寸而得到快得多的性能，但也會(huì)令這些器件更容易招致鎖 上（ latchup）及由瞬變引起的損害。 現(xiàn)時(shí)的 10／ 100Ether 網(wǎng)絡(luò)介面卡（ NIC）就是良好的例子，原來(lái)的 10Base－ T 芯片是大尺寸的 CMOS 器件，對(duì)於過(guò)電壓損壞相對(duì)地是不那麼敏感的。 現(xiàn)代的服務(wù)器，具有 SMP（對(duì)稱多處理能力）的體系結(jié)構(gòu)，以及 CPU 以500MHz或以上的頻率來(lái)運(yùn)作，就是能源分布挑戰(zhàn) 方面的好例子。以 500MHz 上限達(dá) 20A 或 30A的電流開(kāi)關(guān)，它要求於每個(gè)使用點(diǎn)（ pointofuse）實(shí)際上有獨(dú)立的轉(zhuǎn)換器，還加上一個(gè)更大的一級(jí)電壓源對(duì)這些轉(zhuǎn)換器的全部進(jìn)行供電。這樣做也是預(yù)告會(huì)有瞬變產(chǎn)生的。 無(wú)論小型化或高速化的趨勢(shì)都有其獨(dú)特的問(wèn)題。而對(duì)於桌面電腦和服務(wù)器來(lái)說(shuō)，延長(zhǎng)的電池壽命也不會(huì)成為問(wèn)題。 鎖上和瞬變 對(duì)深度次微米 IC 從線寬的瞬變惡化了關(guān)於過(guò)電壓狀態(tài)的敏感性，意味著你要聰明一點(diǎn)，對(duì)這些器件進(jìn)行保護(hù)，但同時(shí)又不要影響它們的性能。它必須加載盡可能小的電容負(fù)荷，例如，假定它是對(duì)正常輸入訊號(hào)加入小小效應(yīng)的話。還有，保護(hù)器件的承受電壓應(yīng)該高於它保護(hù)的引腳上的最大允許電壓。 以前，瞬變電壓抑制（ TVS）二極管在印刷電路板上有效地將瞬變箝位。它們有快速的響應(yīng)時(shí)間，低的箝位電壓，高的電流浪涌能力 —全都是所希望的特性。在這里，它們 所采用的雪崩技術(shù)是個(gè)障礙。這反過(guò)來(lái)，又會(huì)引致更高的電容和漏電電流，兩者都會(huì)損害高性能的。例如，在 5V下，典型的 ESD 保護(hù)二極管會(huì)有 400pF 的結(jié)電容。而且，這些正正是最需要進(jìn)行瞬變保護(hù)的那些電路類型。但這也不是說(shuō)你再無(wú)可選擇的了。你可以在一系列的 TVS 器件中去選定一種，具有合適的電容， standoff 電壓，和箝位電壓來(lái)符合自己系統(tǒng)的要求。 在保護(hù)通路中的寄生電感會(huì)引起高電壓的過(guò)沖及令 IC 損壞。由 ESD 感應(yīng)起的瞬變，據(jù) IEC100042 的定義，會(huì)在不到 1 納秒（ ns）內(nèi)到達(dá)它的峰值。 你必須考慮所有可能的感應(yīng)通路，包括地線返回通路，在 TVS 和保護(hù)線路之間的通路，以及由連接器至 TVS 器件的通路。 一塊 10／ 100Ether 板是需要進(jìn)行瞬變保護(hù)的子系統(tǒng)。而所用的深度次微米 IC 在設(shè)計(jì)上對(duì)過(guò)電壓鎖上又是極度敏感的。發(fā)射器輸入通常是最容易受到損壞的，在一個(gè)線路對(duì)中會(huì)出現(xiàn)有差異的致命性放電，并且透過(guò)變壓器以電容性地耦合到 EtherIC。還有另一種情況，其中在保護(hù)通路中的寄生電感可以導(dǎo)致很大的電 壓過(guò)沖。 熱交換／即插即用 愈來(lái)愈多的系統(tǒng)其設(shè)計(jì)是，在系統(tǒng)仍然加電期間，允許插板或插頭隨時(shí)插入和拔除。此外，該系統(tǒng)還能夠動(dòng)態(tài)地調(diào)整其電源，以適應(yīng)突然增加或減少的電流負(fù)載。這同樣也會(huì)產(chǎn)生瞬變 。 USB 介面的設(shè)計(jì)，是給桌面系統(tǒng)與周邊設(shè)備之間，提高一種高速的串行介 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 6 頁(yè) 共 13 頁(yè) 接能力。如果沒(méi)有負(fù)載插入到 USB 插座里，它就是個(gè)開(kāi)路的插座。 你必須確保這種高速總線里，無(wú)論數(shù)據(jù)線抑或電源線都采取了保護(hù)。 TVS 器件可以用來(lái)提供適當(dāng)?shù)?ESD 保護(hù)。同樣的排布指南應(yīng)該仔細(xì)參詳。 按照 USB 規(guī)格的需要，應(yīng)該采用固體電路能源分發(fā)開(kāi)關(guān)器進(jìn)行能源管理。在 USB 周邊設(shè)備中，它們用來(lái)進(jìn)行端口切換，差錯(cuò)報(bào)告和供電電壓斜降控制。再加上時(shí) 鐘頻率的大幅增加，使得 PC 和服務(wù)器處?kù)稑O高的 di/dt 環(huán)境之下。使問(wèn)題更復(fù)雜的還有令 CPU進(jìn)入睡眠之類的模式，然後迅速地喚醒起來(lái)，所產(chǎn)生的瞬變是每微秒 20 至 30A 的范圍，因而變成為能源管理上的頭痛問(wèn)題。低頻運(yùn)作的轉(zhuǎn)換器需要用大的電容量來(lái)存儲(chǔ)兩個(gè)工作周期之間的電荷，這就 要采用電解電容。此外，電解電容體積很大，不適合於表面安裝技術(shù)和緊湊的封裝。方法是采用稍高頻率的轉(zhuǎn)換器，你就可以選擇陶瓷電容來(lái)代替電解電容，并且得到上述的優(yōu)點(diǎn)。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是降低了輸入紋波電流。由此，對(duì) 20A 系統(tǒng)而言，其輸入紋波電流是 10A?，F(xiàn)在每個(gè)供電為 5A，而它們的輸入紋波電流為 2A。 DellComputers 公司（德州 RoundRock市）替它的高速電腦和服務(wù)器系列開(kāi)發(fā)了一種分立式，多相脈寬調(diào)制（ PWM）控制器和反向 DCtoDC 轉(zhuǎn)換器。該電路自此已由 Semtech 公司應(yīng) Dell 的要求加以集成起來(lái)。高頻下的大電流開(kāi)關(guān)會(huì)影響地平面有電壓的差異。由輸入電容器和高端及低端驅(qū)動(dòng)器輸出 FET 形成的回路包含了全部大電流，快速瞬變開(kāi)關(guān)。這樣做就會(huì)降低電磁干擾（ EMI），降低地注入的電流，并將源振鈴減至最小以得到更可靠的 門電路開(kāi)關(guān)訊號(hào)。輸出電容器應(yīng)該盡可能靠近負(fù)載放置。 控制器最好置於寧?kù)o地平面區(qū)域內(nèi)，避免輸入電容器和 FET 回路中的脈沖電流流入這個(gè)區(qū)域。小訊號(hào)模擬地和數(shù)碼地應(yīng)該連接到其中一個(gè)輸出電容器的地端。電流感測(cè)電阻回路應(yīng)該保持 盡可能的短。每個(gè)系統(tǒng)都有其自己的挑戰(zhàn)事項(xiàng)，而每個(gè)設(shè)計(jì)師都有其獨(dú)特的障礙要跳越。在挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器控制器和 TVS 保護(hù)器件方面，有很廣泛的選擇范圍。深思熟慮的布線和地平面的配置則是第叁方面的關(guān)鍵問(wèn)題。不過(guò)，有一種增強(qiáng)式穿通二極管（ EPD），由加州柏克萊大學(xué)和 Semtech公司研制出來(lái)。它在 p+和 P層采用輕摻雜，防止反向偏置的 n+p+結(jié)會(huì)進(jìn)入雪崩狀態(tài)。藉著小心架構(gòu)制造 P基區(qū)，結(jié)果得到的器件於 ，取得了出色的漏電，箝位和電容特性 。而 SemteckSC1144多相 PWM控制器的能力還勝於任務(wù)所要求的。內(nèi)建的 5 位元 DAC 可讓輸出電壓作編程輸出，由 至 50mV 增量進(jìn)行，由 20 至 100mV增量進(jìn)行。然後，這四個(gè)經(jīng)數(shù)碼式相 移的輸出一起求和，以得到所需的輸出電壓和電流容量。 信號(hào)隔離技術(shù) 信號(hào)隔離使數(shù)字或模擬信號(hào)在發(fā)送時(shí)不存在穿越發(fā)送和接收端之間屏障的電流連接。信號(hào)地的噪聲可使信號(hào)受損。在另一種應(yīng)用中，基準(zhǔn)電平 中國(guó)最大的管理資料下載中心 (收集 \整理 . 部分 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 8 頁(yè) 共 13 頁(yè) 之間的電連接可產(chǎn)生一個(gè)對(duì)于 操作人員或病人不安全的電流通路。 第一類隔離器件依賴于無(wú)發(fā)送器和接收器來(lái)跨越隔離屏障。變壓器怎么說(shuō)總是難弄的，而且通常不可能制成 IC，所以想出了用電容器電路來(lái)耦合調(diào)制信號(hào)以跨越屏障。現(xiàn)在電容屏障技術(shù)已應(yīng)用在數(shù)字和模擬隔離器件中。假若數(shù)據(jù)流是位串行的，則選擇方案范圍從簡(jiǎn)單光耦合器到隔離收發(fā)器 IC。所需的數(shù)據(jù)速率 數(shù)據(jù)通道是否必須為雙向 基于 LED 的光耦合器是用于隔離設(shè)計(jì)問(wèn)題的第一種技術(shù)。一個(gè)重要的設(shè)計(jì)考慮是 LED 光輸出隨時(shí)間減小。因?yàn)樵诟綦x端可能提供電很有限，所以需要提供過(guò)量電流 是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。 對(duì)于高速應(yīng)用和在邏輯信號(hào)控制下使數(shù)據(jù)流反向轉(zhuǎn)送的情況，可用BurrBrown公司的 ISO 150 數(shù)字耦合器。通道 1 控制通道 2 的傳送方向，并配置為從 A 端傳送到 B 端。送到 B 端的高電平把通道 2 的那一端置為接收模式。方向信號(hào)的狀態(tài)在隔離屏障的兩邊都有。 位串行通信的第二種變形是正在發(fā)展中的差分總線系統(tǒng)裝置。某些系統(tǒng)很幸運(yùn)地具有公共地，而很多系統(tǒng)具有不同電位的結(jié)點(diǎn)。BurrBrown 公司的 ISO 422 是設(shè)計(jì)成用于可有這些應(yīng)用的集成全雙工隔離收發(fā)器。傳輸率可達(dá) 。在此模式期間，總線上的 數(shù)據(jù)被忽略?？偩€的位寬度 時(shí)鐘速度要求 用一排光耦合器可完成這種任務(wù)，但支持電路可能很龐雜。為使這種問(wèn)題減至最小， ISO508 隔離數(shù)字