一、 器件关键参数解读 (SMB15J15CA)

  • 封装：SMB (DO-214AA)，表面贴装，中等功率封装，比SMA大。
  • 电压等级：15CA
    • 15：反向断态电压/工作电压 V_RWM = 15V。这意味着它可以用于保护正常工作电压 ≤ 15V 的电路。
    • C：单向 TVS。像二极管一样，只对一个方向的过压进行钳位。它通常用于保护直流电路。
    • A：代表芯片系列或容差等级（常见选项）。
  • 核心保护参数：
    • 击穿电压 V_{BR}： 通常在 16.7V - 18.5V（在测试电流 I_{T} 下）。
    • 最大钳位电压 V_C： 在承受标准测试脉冲（如 8/20μs）时，电压被抑制到的最高值。对于SMB15J15CA，在 I_{PP} = 17.1A 时，V_C ≈ 24.4V（最大值）。这是保护效果的关键指标，意味着瞬态能量到来时，被保护器件两端的电压不会超过24.4V。
    • 峰值脉冲电流 I_{PP}： 能承受的最大瞬态电流。本例中为 17.1A (8/20μs)。
    • 峰值脉冲功率 P_{PP}： 在SMB封装下，典型值为 1500W (10/1000μs) 或 300W (8/20μs)。这是选择封装的重要依据。

简单总结：这是一个用于 ~15V直流线路，能吸收中等能量瞬态脉冲（如雷击感应、感性负载切换），并将危险电压钳位到24.4V以下的保护器件。

二、 主要应用领域

基于其15V的工作电压，SMB15J15CA广泛应用于以下系统和接口：

  1. 汽车电子：
    • 12V/24V车辆电源总线保护：保护ECU（发动机控制单元）、车身控制模块、照明系统等免受负载突降、跳接启动、感性负载（继电器、电机）断开引起的瞬态电压冲击。
    • CAN总线/CAN-FD保护：保护CAN-H和CAN-L数据线，防止因电源波动或ESD干扰通信。
  2. 工业控制与自动化：
    • PLC的I/O模块（数字量输入/输出）。
    • 传感器电源及信号线保护（尤其是24V系统传感器，其电源线常用15V TVS）。
    • 电机驱动器、继电器线圈的瞬态抑制。
  3. 通信设备：
    • RS-232/RS-485/RS-422接口保护。
    • 网络设备（如PoE受电设备）的DC电源输入端保护。
  4. 消费电子与计算机：
    • USB端口（特别是USB 3.0/3.1）的电源线（VBUS）保护。USB VBUS标准为5V，但常用稍高电压的TVS（如15V）以提供更大裕量并应对可能的异常。
    • 其他外设接口（如HDMI的+5V引脚）的ESD和浪涌保护。
  5. 电源系统：
    • 开关电源（SMPS）的DC输出端（例如12V输出），作为二次保护。
    • DC/DC转换器的输入/输出保护。

三、 电路设计要点与典型连接方式

1. 基本接线原则

  • 单向TVS用于直流电路：阴极（K，通常有标记的一侧）接正电源线，阳极（A）接地（GND）。
  • 并联使用：TVS与被保护电路或器件并联。正常工作时处于高阻状态（截止），不影响电路；当瞬态电压超过其击穿电压时，迅速变为低阻状态，将电流泄放到地，从而钳位电压。

2. 典型应用电路图

text

                     +------------+
                     |            |
                     |  SMB15J15CA|
                     |  (单向)    |
                     |   K     A  |
                     |    \   /   |
                     |     | |    |
                     +-----| |----+
                           | |
电源输入/受保护线路 -------+ +---------> 到被保护电路
 (如 +12V)                  |
                          ===
                          GND

解释：当+12V线路上出现一个正向高压尖峰（如50V）时，TVS反向击穿，将线路电压钳位在24.4V以下，并将大部分瞬态电流导向地线，保护了后级电路。

3. 关键设计考量

  • 工作电压选择：V_RWM 应略高于被保护线路的最大正常工作电压。对于12V系统，最大电压可能达到14-15V（如汽车启停时），因此15V的TVS是合适的选择。确保 V_RWM >= V_CC_Max。
  • 钳位电压评估：钳位电压 V_C 必须低于被保护器件能承受的最大耐压（V_IC_MAX）。例如，后级芯片的绝对最大耐压为30V，V_C = 24.4V 则提供了安全裕量。V_C 越低，保护效果越好，但通常功率容量会变小或成本更高。
  • 布局与布线：
    • 路径最短：TVS的接线（特别是地线）必须尽可能短而粗，以减少引线电感。电感会在高频瞬态下产生额外电压降，削弱保护效果。
    • 靠近入口：TVS应放置在被保护接口的最前端，先于其他滤波元件（如磁珠、电感），确保瞬态能量首先被TVS泄放，而不是进入后级电路。
  • 地线质量：TVS的地必须连接到干净、低阻抗的参考地平面。对于接口保护，最好使用“保护地”或“屏蔽地”，并与敏感的“数字地”单点连接，防止噪声倒灌。
  • 与前级保险丝配合：在高能量浪涌可能持续的场合（如雷击），TVS可能转为低阻大电流状态。需在电源入口串联快熔断保险丝，在TVS短路时切断回路，防止过热起火。

4. 增强保护的设计示例（电源接口）

对于一个12V汽车电源输入，设计可能包含多级保护：

text

 [来自电池/发电机] 
       |
    (保险丝)
       |
    (电感/磁珠) <-- 用于抑制高频噪声，但放在TVS之后
       |
       |                            +----------+
       +----------------------------+ TVS1     | SMB15J15CA (初级钳位)
       |                            +----------+
       |                                   |
       |                                  ===
       |                                  GND
       |
    (大电解电容) <-- 储能和吸收低频脉动
       |
       +----+----+
       |         |
 (TVS2 - 可选) (共模电感) <-- 进一步滤波
       |         |
       |       (X/Y安规电容)
       |         |
    [到内部DC/DC或负载电路]
  • TVS1：作为主保护，吸收大部分能量。
  • TVS2（可选）：作为二次精细保护，可使用更小功率、更低钳位电压的TVS，紧靠敏感芯片放置。

总结与选型 Checklist

为您的电路选用SMB15J15CA或类似器件时，请确认：

  1. 线路正常工作电压 ≤ 15V（留有一定余量）。
  2. 预期威胁（ESD、浪涌）的能量等级在SMB封装的承受范围内（1500W/300W）。
  3. 被保护芯片的最大耐压 > 24.4V（留有安全裕度，如 > 30V）。
  4. PCB布局能做到短而粗的接地。
  5. 如需应对负向脉冲（在交流或差分线中），应考虑使用双向TVS（如 SMB15CA，不带“J”通常表示双向）。

电性参数

封装尺寸

数据手册

SMB15J15CA 瞬态抑制二极管 数据手册下载

供货情况
SMB15J15CA系列产品采用SOD-123FL封装，每卷3,000个，如需了解产品详情，请访问https://semiwell.com/product-general-tvs/smb15j15ca/； 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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矽门微Semiwell拥有过电压保护器件系列产品的完善产品阵容。公司凭借其在半导体领域的技术和终端产品的应用背景，为电子、汽车和工业市场上的客户提供服务。如果您有技术问题，请按以下方式联系技术支持团队；邮箱：sales06@semiwell.com； 免费技术支持热线：86-21-5484-1002；如需了解更多信息，请访问矽门微Semiwell官方网站：https://semiwell.com