1. SMBJ13CA 关键参数解读

首先，理解其数据手册中的关键参数是正确设计的基础：

  • SMBJ系列： 表示其封装为DO-214AA（SMB），是一种表面贴装器件，功率等级为600W（10/1000μs脉冲）。
  • 13C： “13”表示其反向断态电压或额定工作电压为13V。这意味着它可以在不导通的条件下，持续工作在13V或以下的电路中。
  • A： 最后一个字母“A”表示它是双向的。这是设计的核心要点。
    • 双向TVS： 它对正负两个方向的过压都能起到保护作用。其V-I特性曲线关于原点对称。
  • 击穿电压： 通常在14.3V ~ 15.8V之间（在测试电流IT处测量）。这是TVS开始雪崩击穿的电压点。
  • 钳位电压： 在承受额定的最大脉冲电流时，TVS两端的最大电压。对于SMBJ13CA，在特定的测试波形下，这个电压约为20.5V。这是被保护器件实际会承受的最高电压，必须确保低于被保护器件的最大耐受电压。
  • 峰值脉冲电流： 它能承受的最大瞬态电流。

简单总结：
在一个工作电压 ≤13V 的电路中，SMBJ13CA平时如同一个高阻态器件，对电路无影响。当有瞬态电压（无论是正的还是负的）超过其击穿电压（约15V）时，它会迅速（皮秒级）变为低阻态，将巨大的瞬态电流泄放到地，并将电压钳制在一个安全的水平（最高20.5V），从而保护后端的IC。

2. 典型电路设计

SMBJ13CA的电路连接非常简单直接。

基本应用电路

最常见的接法是与被保护线路并联。

text

[干扰源/输入端] ----○-------+----○-----[被保护电路/IC]
                          |
                      [TVS] SMBJ13CA
                          |
                         GND

设计要点：

  1. 位置是关键： TVS应尽可能靠近需要保护的端口或芯片的引脚。例如，在DC电源端口，TVS应放在端口进入PCB后的第一个元件。长的引线会增加寄生电感，影响TVS的响应速度并导致更高的电压尖峰。
  2. 接地要短而粗： TVS的接地路径必须非常短且低阻抗（使用宽的PCB走线）。理想的接地是直接连接到接地层，而不是一根细长的地线。这确保了瞬态大电流能够被快速、无阻碍地泄放到大地。
  3. 与保险丝/电阻配合： 在可能发生持续功率过载（而不仅仅是瞬态脉冲）的场合，TVS前端应串联一个保险丝或PTC自恢复保险丝。当TVS因持续过压而导通并过热时，保险丝会熔断，从而保护TVS和整个系统免于起火或损坏。text[电源输入] --- [保险丝] --- [TVS SMBJ13CA] --- GND | +--- [你的13V电路]

3. 设计步骤与选型验证

在设计时，请遵循以下步骤来确认SMBJ13CA是否适合你的应用：

  1. 确定电路的正常工作电压：
    • 你的电路最大持续工作电压是多少？例如，一个12V的电源系统。
    • 验证： SMBJ13CA的 V_RWM (13V) > 12V。 通过。
  2. 确定被保护器件的最大耐受电压：
    • 你的MCU、传感器或其他IC的电源引脚能承受的最大电压是多少？例如，一个典型的3.3V MCU的绝对最大额定值可能是4V，但其VDD引脚通常由LDO供电。你需要看LDO的最大输入电压，假设是16V。
    • 验证： SMBJ13CA的 最大钳位电压 V_C (20.5V) 必须 低于 被保护器件的最薄弱环节的最大耐受电压。
    • 注意： 20.5V > 16V！ 这看起来有问题。在这种情况下，SMBJ13CA可能无法为那个耐压16V的LDO提供足够保护。你需要：
      • 方案A： 选择一个钳位电压更低的TVS，例如SMBJ12CA（V_C ≈ 19V），但这要求你的正常工作电压低于12V。
      • 方案B： 选择一个额定工作电压更高但钳位电压更低的TVS，这通常难以兼得。可能需要使用多层压敏电阻或ESD二极管等专门用于更低电压保护的器件来配合。
      • 方案C： 采用多级保护策略（见下文）。
  3. 评估预期的威胁等级：
    • 你的电路会遇到什么？是人体静电放电，还是电源线上的雷击浪涌？根据IEC 61000-4-5等标准，确定你需要抵御的浪涌等级（如±1kV）。
    • 验证： 查数据手册，看SMBJ13CA在相应测试等级下能否承受对应的峰值脉冲电流。SMBJ系列通常能应对中等强度的浪涌。

4. 高级考虑与多级保护策略

对于要求苛刻的应用，单一TVS可能不够。

多级保护案例（以RS-485/422接口为例）：

一个通信接口可能同时面临ESD和浪涌威胁。

text

[A线] ---- [气体放电管GDT] ---- ... ---- [TVS SMBJ13CA] ---- [串联电阻] ---- [收发器IC]
                            |                             |
                           GND                           GND
  • 第一级（粗保护）： 气体放电管，承受高能量浪涌，但响应慢，残压高。
  • 第二级（细保护）： TVS（SMBJ13CA），响应快，将GDT之后的残压进一步钳位到安全水平。
  • 第三级（限流）： 串联电阻，限制进入IC的电流。

这种设计将不同器件的优点结合起来，为昂贵的核心IC提供了坚固的防护。

5. PCB布局的黄金法则

再好的器件，糟糕的布局也会使其失效。

  • 路径最短： TVS到被保护线路和GND的路径必须尽可能短。
  • 环路面积最小： 将TVS、接地路径和被保护线路构成的环路面积减到最小，以减少寄生电感和电磁干扰。
  • 使用实心地平面： 这是提供低阻抗泄放路径的最佳方式。

总结

设计SMBJ13CA电路的核心流程是：

  1. 确认电路正常工作电压 ≤ TVS的 V_RWM (13V)。
  2. 确保TVS的最大钳位电压 V_C (20.5V) 低于被保护芯片的绝对最大额定电压。
  3. 将TVS并联在需要保护的信号线或电源线与地之间。
  4. 在PCB上，将其放置在端口入口，并使用最短、最粗的走线（尤其是地线）进行连接。

电性参数

封装尺寸

数据手册

SMBJ13CA 瞬态抑制二极管 数据手册下载

供货情况
SMBJ13CA应用领域电路设计及数据手册系列产品采用 DO-214AA(SMB) 封装，每卷3,000个，如需了解产品详情，请访问https://semiwell.com/product-general-tvs/smbj13ca/； 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