專利名稱：一種低電容大浪涌保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體過壓保護器件領(lǐng)域，具體涉及一種低電容大浪涌保護電路，是一種用來限制過壓但不切斷電路的緊急保護電路。
背景技術(shù)：
隨著通信速率的提高，數(shù)據(jù)通信接口對保護的要求也越來越高，可滿足K20、K21等可靠性測試標準的保護方案往往會涉及更多的保護元件和更大的PCB空間，因各保護元件之間的匹配性差異導(dǎo)致的電路主控IC芯片被燒毀的情況屢屢發(fā)生。能夠用于浪涌保護的元件很多，如Thyri stor、⑶T、MOV、瞬態(tài)電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor, TVS)等。如專利申請 CN 201210172902. 4 通過 GDT、PPTC.、TVS、電阻、共模電感、隔離變壓器等電子元件搭建組合電路，來達到線路防護的目的，但這種通過多種電子元件搭建組合電路的方式，對于擁有多個數(shù)據(jù)接口的保護方案必然會涉及到很多種類和數(shù)量的電子元件和復(fù)雜的走線，這些都給工程師帶來了設(shè)計上的不便，此外，復(fù)雜的走線帶來的寄生電感效應(yīng)、電容效應(yīng)等都會產(chǎn)生匹配性差異，對接口的性能造成較大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的所需電子元件數(shù)量多、種類繁雜，走線復(fù)雜，占用PCB空間大的缺陷，為被保護系統(tǒng)提供一種集成化低電容的浪涌保護電路，不僅可以避免浪涌、ESD等瞬態(tài)電壓對被保護系統(tǒng)的損壞，而且走線簡單，具有低電容、低鉗位、大浪涌保護的能力、差共模高度集成的優(yōu)點。本發(fā)明的技術(shù)方案具體為一種低電容大浪涌保護電路，由2n(n為大于等于2，小于等于16的整數(shù))個降容二極管、2個低壓TVS 二極管和2個雙向放電管(Thyristor)構(gòu)成，第I到第η降容二極管的陰極與第一雙向放電管(Thyristor)的一端相連,并與第一低壓TVS管的陽極和第二低壓TVS管的陰極相連，第I到第η降容二極管的陽極依次分別連接line I到line η。第η+1到第2η降容二極管的陽極與第二雙向放電管(Thyristor)的一端相連，并與第一低壓TVS管的陰極以及第二低壓TVS管的陽極相連，第η+1到第2η降容二極管的陰極依次分別連接line I到line η ;所述的降容二極管為均為低結(jié)電容二極管；所述的低壓TVS管為低擊穿、低鉗位電壓的TVS二極管，此二極管不具有單向?qū)щ娦?，且正向擊穿電壓高于反向擊穿電壓；所述雙向放電管(Thyristor)為有高浪涌泄放能力的放電管，兩個雙向放電管均一端接地。降容二極管 用于Pin腳之間的電容，TVS 二極管用于實現(xiàn)低壓差模保護，雙向放電管(Thyristor)用于提供高浪涌共模對地保護。本發(fā)明利用TVS管的低鉗位特性，與降容串聯(lián)后作為線到線之間的低殘壓差模保護，利用Thyristor的削弧和高浪涌特性，與降容管串聯(lián)后作為線到地的共模保護。所述雙向放電管(Thyristor)可通過6KV的K20、K21標準。
優(yōu)選的，上述技術(shù)方案中，η取值4或8，即為4路或8路保護。因為現(xiàn)在實際應(yīng)用中的以太網(wǎng)接口都是8根線，可采用2個4路保護的低電容大浪涌保護電路，或者采用I個8路保護的低電容大浪涌保護電路。本發(fā)明的低電容大浪涌保護電路可以做成一個獨立的模塊，也可以并入接口模塊中成為接口模塊的組成部分。隨著科技的發(fā)展，不排除會出現(xiàn)4根線、5根線或是12根線，甚至16根線的以太網(wǎng)接口，本發(fā)明的低電容大浪涌保護電路中降容二極管的數(shù)量相應(yīng)地作出調(diào)整即可。下面以8路保護的低電容大浪涌保護電路為例，闡述一下本發(fā)明的工作原理低電容浪涌保護電路正常情況下處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)在Line I到line 8上同時出現(xiàn)正向浪涌時，浪涌同時通過第I降容二極管 第8降容二極管到達降容二極管的陰極，由于浪涌電壓較高使得雙向放電管被觸發(fā)而導(dǎo)通，浪涌電流通過雙向放電管到地泄放，隨著浪涌電流的泄放完成，流過雙向放電管的電流逐漸降低，直到電流低于雙向放電管的維持電流時，雙向放電管關(guān)斷，正向浪涌泄放結(jié)束。當(dāng)有反向浪涌出現(xiàn)時，浪涌電流經(jīng)地通過雙向放電管到達第9降容二極管 第16降容二極管的陰極，通過line線放電，實現(xiàn)了反向共模保護。當(dāng)在line I到line 8之間出現(xiàn)浪涌電壓時，浪涌通過高電壓的線路上的降容二極管到達降容二極管陰極，由于低壓TVS管的擊穿電壓要低于雙向放電管的觸發(fā)電壓，因此低壓TVS管先動作，浪涌通過低壓TVS到達電壓低的線路上，實現(xiàn)了差模保護。本發(fā)明的低電容大浪涌保護電路是一種高度集成的浪涌保護電路，采用低壓TVS、高浪涌Thyristor以及更低電容的降容管實現(xiàn)了高度集成化的浪涌保護。與分立的的浪涌保護元件相比，不僅具有低電容、低鉗位、大浪涌能力的特點，而且高度集成化，集共模和差模保護于一體，極大地降低了 PCB空間，消除了寄生電感效應(yīng)，在提高可靠性的同時，能更好地兼顧到被保護設(shè)備的核心性能，可廣泛應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)接口保護領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明實施例一的電路結(jié)構(gòu)；
圖2為本發(fā)明實施例 一中低壓TVS管1-V特性 圖3為本發(fā)明實施例一的共模正向保護原理 圖4為本發(fā)明實施例一的共模反向保護原理 圖5為本發(fā)明實施例一差模保護原理 圖6為本發(fā)明實施例二的電路結(jié)構(gòu)。圖2中Ipp表不瞬態(tài)脈沖峰值電流，IF表不正向電流，VF表不正向電壓，VC表不鉗位電壓。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步闡述。實施例一
如圖1所示，一種低電容浪涌保護電路，由16個降容二極管、2個低壓TVS 二極管和2個雙向放電管構(gòu)成，第一降容二極管(I)到第八降容二極管(8)的陰極與第一雙向放電管
(17)的一端相連，并與第一低壓TVS管(19)的陽極和第二低壓TVS管(20)的陰極相連，第一降容管(I)到第八降容二極管(8)的陽極依次分別連接line I到lineS。第九降容管(9)到第十六降容二極管(16)的陽極與第二雙向放電管(18)的一端相連，并與第一低壓TVS管(19)的陰極以及第二低壓TVS管(20)的陽極相連，第九降容管(9)到第十六降容二極管(16)的陰極依次分別連接line I到line8，兩個雙向放電管(17、18)的另一端均接地。其中
所述的第一降容二極管(I)到第十六降容管(16)均為低結(jié)電容二極管。所述的雙向放電管(17、18)為高浪涌泄放能力的放電管，可通過6KV的K20、K21測試標準。所述的低壓TVS管(19、20)為低擊穿、低鉗位電壓的TVS 二極管，此二極管不具有單向?qū)щ娦裕谊枠O到陰極的擊穿電壓高于反向擊穿電壓，請參閱圖2。如圖3所示，低電容浪涌保護正常情況下處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)在Line I到line 8上同時出現(xiàn)正向浪涌時，浪涌同時通過第一降容二極管(I廣第八降容二極管(8)到達每個降容二極管的陰極，由于浪涌電壓較高使得第一雙向放電管(17)被觸發(fā)而導(dǎo)通，浪涌電流通過第一雙向放電管(17)到地泄放，隨著浪涌電流的泄放完成，流過第一雙向放電管(17)的電流逐漸降低，直到電流低于第一雙向放電管(17)的維持電流時，第一雙向放電管(17)關(guān)斷，正向浪涌泄放結(jié)束。參閱圖4，當(dāng)有反向浪涌出現(xiàn)時，浪涌電流經(jīng)地通過第二雙向放電管到達第九降容管(9) 第十六降容管(16)的陰極，通過line線放電，實現(xiàn)了反向共模保護。當(dāng)在line I到line 8之間出現(xiàn)浪涌電壓時，浪涌通過高電壓的line上的降容二極管到達陰極，由于低壓TVS管的擊穿電壓要低于雙向放電管的觸發(fā)電壓，因此低壓TVS管會先動作，浪涌通過低壓TVS到達電壓低的line線上，實現(xiàn)了差模保護，如圖5所示。實施例二
如圖6所示，一種低電容浪涌保護電路，由8個降容二極管、2個低壓TVS 二極管和2個雙向放電管構(gòu)成，實現(xiàn)4路差共模保護。第一降容二極管(I)到第四降容二極管(4)的陰極與第一雙向放電管(17)的一端相連，并與第一低壓TVS管(19)的陽極和第二低壓TVS管(20)的陰極相連，第一降容管(I)到第四降容二極管(4)的陽極依次分別連接line I到line 4。第五降容管(5)到第八降容二極管(8)的陽極與第二雙向放電管(18)的一端相連，并與第一低壓TVS管(19)的陰極以及第二低壓TVS管(20)的陽極相連，第五降容管(5)到第八降容二極管(8)的陰極依次分別連接line I到line 4，兩個雙向放電管(17、18)的另一端均接地。其中
所述的第一降容二極管(I)到第八降容管(8)均為低結(jié)電容二極管。所述的雙向放電管(17、18)為高浪涌泄放能力的放電管，可通過6KV的K20、K21測試標準。所述的低壓TVS管(19、20)為低擊穿、低鉗位電壓的TVS 二極管，此二極管不具有單向?qū)щ娦?，且陽極到陰極的擊穿電壓高于反向擊穿電壓，請參閱圖2。
權(quán)利要求
1.一種低電容大浪涌保護電路，其特征在于由2η (η為大于等于2，且小于等于16的整數(shù))個降容二極管、2個低壓TVS 二極管和2個雙向放電管構(gòu)成；第I到第η降容二極管的陰極與第一雙向放電管的一端相連，并與第一低壓TVS管的陽極和第二低壓TVS管的陰極相連；第I到第η降容二極管的陽極依次分別連接line I到line η ;第η+1到第2η降容二極管的陽極與第二雙向放電管的一端相連，并與第一低壓TVS管的陰極以及第二低壓TVS管的陽極相連，第η+1到第2η降容二極管的陰極依次分別連接line I到line η ;所述的降容二極管為均為低結(jié)電容二極管；所述的低壓TVS管為低擊穿、低鉗位電壓的TVS 二極管，不具有單向?qū)щ娦?，且正向擊穿電壓高于反向擊穿電壓；所述雙向放電管為有高浪涌泄放能力的放電管，兩個雙向放電管均一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低電容大浪涌保護電路，其特征在于n取整數(shù)4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低電容大浪涌保護電路，其特征在于n取整數(shù)8。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低電容大浪涌保護電路，由2n(n為大于等于2，且小于等于16的整數(shù))個降容二極管、2個低壓TVS二極管和2個雙向放電管構(gòu)成；第1到第n降容二極管的陰極與第一雙向放電管的一端相連，并與第一低壓TVS管的陽極和第二低壓TVS管的陰極相連；第1到第n降容二極管的陽極依次分別連接line1到linen；第n+1到第2n降容二極管的陽極與第二雙向放電管的一端相連，并與第一低壓TVS管的陰極以及第二低壓TVS管的陽極相連，第n+1到第2n降容二極管的陰極依次分別連接line1到linen?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中存在的所需電子元件數(shù)量多、種類繁雜，走線復(fù)雜，占用PCB空間大的缺陷，走線簡單，且具有低電容、低鉗位、大浪涌保護的能力、差共模高度集成的優(yōu)點。
文檔編號H02H9/04GK103066584SQ20121058289
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者李懷東 申請人:李懷東