SMAJ28CA瞬态抑制二极管应用领域电路设计方案及数据手册

semiwell

2 周前

1. SMAJ28CA 关键参数解读

首先，了解器件的规格是设计的基础：

型号解析： SMAJ28CA
- SMA: 封装形式（DO-214AC），体积小，适合表面贴装。
- J: 结型，泛指TVS二极管。
- 28: 反向关断电压 V_RWM = 28V。这意味着它在28V以下基本不导通，不影响电路正常工作。
- C: 双向TVS。这是关键，它能同时抑制正、负方向的过电压脉冲。
- A: 代表第一精度等级（如击穿电压容差更小）。
核心保护参数（典型值）：
- 击穿电压 V_BR： 约 31.1V（@ I_T，测试电流通常1mA）。
- 钳位电压 V_C： 约 45.4V（@ I_PP，测试浪涌电流通常为 A 级，如 10/1000μs 波形下）。这是最重要的参数，表示当大浪涌来袭时，TVS会将电压钳制在45.4V左右，以保护后级电路。
- 峰值脉冲功率 P_PPM： 400W（10/1000μs 波形）。
- 结电容 C_J： 通常几百pF级别，对高速信号线会有影响。

2. 主要应用领域

基于其 28V关断电压 和 双向特性，SMAJ28CA 非常适合以下场景：

24V工业总线与控制系统：
- 24V直流电源线（PLC、传感器、执行器）： 工业环境充满感性负载（继电器、电机）通断、静电、浪涌干扰。SMAJ28CA可有效保护供电端口。
- 工业通信总线： 如 CAN 总线（典型电平为 CAN_H: 2.5V-3.5V， CAN_L: 1.5V-2.5V），但其物理层常暴露于恶劣环境。将其用在总线与地之间，可防护共模浪涌。注意： 对于差分信号，有时需结合专用ESD/TVS阵列，并考虑电容匹配。
汽车电子（12V/24V系统）：
- 符合 ISO-7637-2 标准： 汽车电源线存在 Load Dump（负载突降）、Jump Start（跨接启动）等高压脉冲。SMAJ28CA可用于保护对电压敏感的模块，如ECU、传感器、娱乐系统的次级电源输入端。通常，前级会配合大功率TVS或压敏电阻进行初级防护。
RS-232/RS-485/RS-422 通信接口：
- 这些接口常工作于±5V至±15V之间。双向的 SMAJ28CA 非常适合保护此类对称摆幅的信号线，防止因接线错误、感应雷击、静电等引入的过压。
AC 220V 经整流滤波后的直流母线：
- 220VAC整流滤波后的直流电压约为 311V，不适合直接用SMAJ28CA。但常用于其经开关电源变换后得到的低压直流输出端（如24V输出），作为次级防护。
通用低压直流电源端口：
- 任何工作电压在 15V - 24V 之间的 DC 电源输入/输出端口，均可使用它进行ESD和浪涌防护。

3. 典型电路设计方案

方案一：直流电源端口防护（最常用）

这是最经典的应用，用于保护供电输入端的后级电路（如DC-DC转换器、LDO、敏感芯片）。

text

───────────────────────────────────────
   VBUS (24V)   ────┬───────╮
                    │       │
                   ┌┴┐     ┌┴┐   C_bulk
                   │ │ F1  │ │   10-100μF
                   │ │     │ │   (电解)
                   └┬┘     └┬┘
                    │       │
                    ├───╮   │
                    │   │   │
                   ┌┴┐  │  ┌┴┐
                   │R│  │  │ │ TVS
                   │S│  │  │ │ SMAJ28CA
                   │ │  │  │ │ (D1)
                   └┬┘  │  └┬┘
                    │   │   │
                   ─┴───┴───┴── GND
                           │
                          ┌┴┐  C_bypass
                          │ │  0.1μF (陶瓷)
                          └┬┘
                           │
                          ─┴── 至后级电路

器件说明：
- F1（保险丝/自恢复保险丝）： 必选！ 防止TVS在持续过压（如电源接错）时因长时间大电流而短路起火，起过流保护作用。选择时需考虑浪涌电流的耐受。
- RS（可选，限流电阻或热敏电阻）： 进一步限制涌入电流，增强防护等级，但会产生压降和功耗。
- D1（SMAJ28CA）： 核心防护器件，并联在电源与地之间。当电压超过其击穿电压时，迅速导通泄放能量。
- C_bulk（大容量电解电容）： 提供能量缓冲，吸收低频浪涌。
- C_bypass（小容量陶瓷电容）： 提供低阻抗路径，滤除高频噪声。
布局要点：
- TVS 必须紧靠端口入口处，其接地引脚到系统接地点（或保护地）的路径要尽可能短、粗，以降低寄生电感，确保泄放路径阻抗最小。
- 电源走线应先经过TVS，再到达后级电容和电路。

方案二：双向信号线防护（如 RS-485）

用于保护通信线路免受共模浪涌影响。

text

                           ┌─────────┐
        RS-485_A ───────┬──┤R        ├─── 至收发器 A
                        │  │        │
                       ┌┴┐ │        │
                       │ │ │        │
                       │TVS│        │
                       │SMAJ28CA    │
                       │(D1)  485   │
                       │ │  Trans-  │
                       └┬┘  ceiver  │
                        │           │
        RS-485_B ───────┼──┤D        ├─── 至收发器 B
                        │  │        │
                       ┌┴┐ │        │
                       │ │ │        │
                       │TVS│        │
                       │SMAJ28CA    │
                       │(D2)        │
                       │ │          │
                       └┬┘          │
                        │           │
                       ─┴───────────┴─ GND

器件说明：
- D1, D2： 分别将A线、B线对地钳位。双向TVS允许信号正负摆幅正常工作，同时对超出其Vc的正负浪涌进行抑制。
- （可选组合方案）： 对于更精细的保护，可在A-B线之间再加一个 单向TVS（如SMAJ15A，钳位值约24V）来抑制差模浪涌，形成完整的“π型”或“桥型”防护网络。
设计考量：
- 信号完整性： TVS的结电容（几百pF）会在高速信号线上造成容性负载，可能导致信号边沿变缓。对于高速RS-485（>500kbps）或CAN FD，需选择低电容TVS（如专门的数据线保护TVS，电容可<10pF）。
- 接地一致性： 保护地必须与收发器的信号地有良好且单一的连接点，避免形成地环路。

SMAJ28CA瞬态抑制二极管应用领域电路设计方案及数据手册

1. SMAJ28CA 关键参数解读

2. 主要应用领域

3. 典型电路设计方案

方案一：直流电源端口防护（最常用）

方案二：双向信号线防护（如 RS-485）

4. 设计注意事项与选型步骤

总结

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SMAJ28CA瞬态抑制二极管应用领域电路设计方案及数据手册

1. SMAJ28CA 关键参数解读

2. 主要应用领域

3. 典型电路设计方案

方案一：直流电源端口防护（最常用）

方案二：双向信号线防护（如 RS-485）

4. 设计注意事项与选型步骤

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