5.0SMDJ13A瞬态抑制二极管应用领域电路设计及数据手册

semiwell

4 周前

型号： 5.0SMDJ13A
- 5.0： 表示其 反向断态电压（VRWM）为 5.0V。这意味着在电路正常工作电压 ≤5.0V 时，它呈现高阻态，几乎不消耗电流。
- SMDJ： 表示其属于 功率型、表面贴装（SMD）、双向 的 TVS 二极管系列。SMDJ 系列是业界标准的 1500W 峰值脉冲功率（10/1000μs 波形）封装。
- 13A： 表示其 击穿电压（VBR）最小值约为 13V（在指定测试电流下）。“A” 代表双向。
关键参数摘要：
- 工作电压： ≤ 5.0V（典型用于 3.3V 或 5V 电路）
- 击穿电压： 约 13V - 16.7V（@IT）
- 钳位电压（VC）： 最大 21.2V（在峰值脉冲电流 IPP 下）。这是最重要的参数，意味着当浪涌来袭时，TVS 会将其保护的线路电压强制钳制在 21.2V 以内。
- 极性： 双向。能对 正、负 两个方向的过压瞬态进行吸收和钳位。
- 峰值脉冲功率： 1500W（10/1000μs 波形）。

二、核心应用领域

基于其 5V VRWM 和 中等钳位电压 的特性，5.0SMDJ13A 非常适合保护工作电压在 5V 或以下 的敏感电子线路，特别是那些需要承受较高能量浪涌的场合。

通信与网络设备：
- 以太网端口（RJ45）： 保护 PHY 芯片的 MDI 线路（TX±， RX±）免受雷击感应浪涌（如 IEC 61000-4-5）或静电放电（ESD，如 IEC 61000-4-2）的损坏。通常每个信号线对地都需要一颗。
- xDSL 调制解调器、光网络终端（ONT）： 保护线路侧接口。
- RS-232/422/485 接口： 保护数据线免受工业环境中的电快速瞬变脉冲群（EFT）和浪涌影响。
工业控制与自动化：
- 传感器接口（4-20mA， 0-5V）： 保护 PLC、DCS 模块的模拟量输入通道，防止现场感应过压。
- 现场总线接口（如 CAN、Profibus）： 保护通信总线免受电源波动和浪涌干扰。
- I/O 模块的数字输入端口。
消费电子与计算机外围设备：
- USB 端口（尤其是 USB 2.0， 5V 电源线 VBUS）： 提供浪涌保护。注意，对于高速数据线（D+， D-），通常需要更低电容的 TVS。
- 电源输入端口： 用于 5V 输入的适配器或电源滤波电路后级，作为次级保护。
- 音频/视频接口： 保护低频模拟信号线。
汽车电子（需注意等级）：
- 用于 12V/24V 系统 中经过 DC-DC 转换后的 5V 低压子系统，如信息娱乐系统、传感器、控制模块的电源线，抵御负载突降等瞬态。但需确认器件是否满足 AEC-Q101 等车规标准，标准 SMDJ 系列可能为工业级。
电源系统：
- 作为 5V 输出端的保护器件，防止输出端受到意外浪涌或短路冲击。

三、电路设计要点与布局建议

电路连接方式：
- 双向 TVS： 无需区分正负极。一脚接被保护信号线（或电源线），另一脚直接接“地”。这里的“地”至关重要。
- 用于差分对（如以太网）： 每对差分线需要一颗双向 TVS，中心抽头（如果存在）接地，两个引脚分别接两条信号线。
地线设计（最关键！）：
- TVS 的接地路径必须 极短、极低阻抗。任何接地走线的电感都会在快速瞬态（如 ESD）时产生额外的电压降，严重降低保护效果。
- 必须使用大面积接地铜箔或专用接地层。 TVS 的接地引脚应通过多个过孔直接连接到接地平面。
- 理想情况下，被保护的信号线应先经过 TVS，再进入被保护芯片。TVS 应放置在 接口连接器之后，被保护电路之前。
选型验证：
- 电路正常工作电压 VCC ≤ VRWM (5.0V)。 通常选择 VRWM 略高于电路最高工作电压。
- 被保护芯片的最大耐受电压 ≥ VC (21.2V)。 确保浪涌来时，TVS 钳位的电压不会损坏后端芯片。
- 预估的浪涌能量/电流 ≤ TVS 的额定值（1500W）。 根据可能面临的浪涌测试等级（如雷击测试的 1Ω/2Ω 耦合模型电流）来计算。
与其它保护器件的配合（分级保护）：
- 对于极高能量的威胁（如直接雷击），通常会采用 “粗保护 + 细保护” 策略。例如：在端口处先使用气体放电管（GDT）或压敏电阻（MOV）吸收大部分能量，然后使用 5.0SMDJ13A 进行精钳位。两者之间需用电阻或电感进行退耦。
- 对于 ESD，TVS 通常是主保护器件。
PCB 布局黄金法则：
- 路径最短化： 从接口到 TVS 的走线，以及从 TVS 到地的走线，必须尽可能短直。
- 避免被保护信号线在 TVS 之前接触其他电路。
- 电源线保护： 通常与滤波电容配合。布局顺序为：接口 → 保险丝/电感 → TVS → 滤波电容 → 后续电路。

四、典型应用电路图示例

1. 5V 直流电源输入保护：

text

Vin (From Adapter) ────┬────[Fuse]────[Inductor]─────── VCC (5V to System)
                        │
                      [TVS] 5.0SMDJ13A
                        │
                       GND (Power Ground Plane)

保险丝用于过流，电感用于高频隔离，TVS 用于钳位过压。

2. 差分信号线保护（如以太网）：

text

TX+ from PHY ────|├───┬─────────→ to RJ45 Pin
                 │TVS │
TX- from PHY ────|├───┘
                 │
                GND (Chassis Ground or Quiet Ground)

TVS 跨接在差分线对之间，中心点接地。有时会配合共模扼流圈使用。

3. 单向信号线/I/O 口保护：

text

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二、核心应用领域

三、电路设计要点与布局建议

四、典型应用电路图示例

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