一、核心设计原则

  1. 就近原则：TVS必须尽可能靠近被保护端口或干扰源入口
  2. 并联安装：与被保护线路并联连接
  3. 低阻抗接地：接地路径必须短而宽
  4. 前级配合：必要时与保险丝、电感、电阻等配合使用

二、典型应用电路方案

方案1：5V直流电源线保护（基础型）

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电源输入端 → [FUSE] → [TVS SMAJ7.0CA] → 被保护电路
                 |              |
                GND            GND

设计要点：

  • TVS直接并联在电源正极与地之间
  • 建议在前端串联保险丝（如PPTC自恢复保险丝）
  • 适用于：5V适配器输入、USB VBUS电源线、MCU电源入口

元件选择：

  • TVS：SMAJ7.0CA（双向）
  • 保险丝：根据最大工作电流选择，如500mA PPTC
  • 可选：增加10-100µH功率电感加强滤波

方案2：增强型电源保护（三级防护）

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电源输入 → [PPTC] → [TVS SMAJ7.0CA] → [π型滤波器] → 被保护电路
                |          |                    |
               GND        GND                  GND
                |          |                    |
              [MOV]      [GDT]                 [Bulk Cap]
              (压敏电阻) (气体放电管)

适用场景：

  • 户外设备、工业现场等恶劣环境
  • 需要承受较高浪涌能量（如IEC 61000-4-5 Level 4）

保护机制：

  1. 一级：GDT/MOV吸收高能量浪涌
  2. 二级：TVS进行快速钳位
  3. 三级：π型滤波器（LC）滤除高频噪声

方案3：低速数据线保护（单线）

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信号线 → [电阻10-100Ω] → [TVS SMAJ7.0CA] → MCU GPIO
                              |
                             GND

典型应用：

  • UART TX/RX (≤115200bps)
  • I2C SCL/SDA (≤400kHz)
  • SPI (≤1MHz)
  • 按键输入
  • 传感器数字输出

设计要点：

  • 串联电阻限制TVS动作时的峰值电流
  • TVS结电容约500pF，可能影响高速信号边沿
  • 对于多线保护，可使用TVS阵列（如SMBJ6.5CA阵列）

方案4：差分信号保护（RS-485/CAN）

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CAN_H → [TVS SMAJ7.0CA] → CAN收发器
                 |
                GND
                 |
CAN_L → [TVS SMAJ7.0CA] → CAN收发器

注意：

  • 实际应用中更常使用专用的总线保护TVS（如SMBJ6.5CA-SMD）
  • 必须确保两个TVS参数高度匹配
  • 建议在TVS前串联共模扼流圈

方案5：多端口集中保护

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端口1 ──┬── [TVS] ──┐
端口2 ──┼── [TVS] ──┼── 公共地平面
端口3 ──┼── [TVS] ──┤
        ...         │
端口N ──┴── [TVS] ──┘

适用场景：

  • 多路继电器输出控制
  • 多路传感器输入
  • 连接器密集区域

三、PCB布局关键指南

1. 电源保护布局

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[连接器]   [TVS]   [滤波电容]   [被保护IC]
  PWR ────●────●──────●─────────●
          │    │      │         │
          │   [●]    [●]       [●]
          │   TVS    10µF     0.1µF
          │    │      │         │
         GND ──┴──────┴─────────┴
        (宽铜皮，低阻抗)
  • TVS距连接器<2.5cm
  • 电源走线宽度≥20mil
  • 接地使用铺铜而非走线

2. 信号线保护布局

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[连接器引脚] ──[短走线<10mm]── [TVS引脚1]
                                 │
                                [TVS引脚2]
                                 │
                          [接地过孔阵列]
                                 │
                            [接地平面]
  • 每个TVS有独立的接地过孔（多个并联）
  • 信号线避免在TVS下方穿越

四、应用领域具体配置表

应用领域典型电路关键参数注意事项
USB 2.0 VBUS方案1V_RWM=5.8V, I_PP=10.9A只保护电源，数据线需用低电容TVS
RS-232 TX/RX方案3串联22Ω电阻保护±12V信号需用V_RWM≥15V的TVS
5V继电器线圈方案1+RC吸收并联RC：10Ω+0.1µF抑制反向电动势
工业传感器电源方案2增加GDT和PPTC防雷击和反接
汽车5V传感器方案1工作温度-55~150℃需AEC-Q101认证器件
锂电池充电口方案1配合PMOS防反接防止电池反接损坏

五、设计验证与测试

1. 设计检查清单

  • V_RWM (5.8V) > 电路最大工作电压 (5.0V)
  • V_C (11.2V) < 被保护IC最大耐压
  • 评估TVS结电容对信号的影响（高速信号禁用）
  • 确认浪涌等级满足IEC 61000-4-2/4/5要求
  • 接地环路面积最小化

2. 测试建议

  • ESD测试：接触放电±8kV，空气放电±15kV
  • 浪涌测试：1.2/50μs电压波，8/20μs电流波
  • 实际验证：在TVS动作时测量实际钳位电压

六、常见问题与解决方案

问题现象可能原因解决方案
TVS发热严重持续过压超过V_RWM检查输入电压，增加输入稳压
信号失真TVS结电容过大换用低电容TVS（<5pF）
保护失效接地路径过长缩短接地走线，增加接地过孔
误触发噪声干扰增加π型滤波电路

七、进阶设计技巧

  1. 多级保护协调：text大能量器件(GDT) → 中等能量器件(TVS) → 小能量器件(ESD二极管) 响应慢(ns) 响应快(ps) 响应极快(ps)
  2. 热设计考虑：
    • 单次浪涌后，TVS需要时间冷却
    • 连续脉冲测试时，需降低额定功率使用（降额20-30%）
  3. 安规与认证：
    • 医疗设备：需符合IEC 60601-1-2
    • 汽车电子：需AEC-Q101认证
    • 工业设备：需符合IEC 61000-4系列

电性参数

封装尺寸

数据手册

SMAJ7.0CA 瞬态抑制二极管 数据手册下载

供货情况
SMAJ7.0CA应用领域电路设计及数据手册系列产品采用 DO-214AC(SMA) 封装，每卷5,000个，如需了解产品详情，请访问https://semiwell.com/product-general-tvs/smaj7-0ca/； 现提供样品，您可向全球各地矽门微Semiwell的授权经销商索取样品。

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