一、主要应用领域

SMBJ22CA适用于工作电压在12V至24V的系统，是工业、汽车和通讯领域的标准保护器件之一。

  1. 工业自动化与控制系统：
    • PLC的I/O端口：保护数字量/模拟量输入输出模块。
    • 传感器接口（2线/3线/4线制）：保护压力、温度、流量传感器信号线，抵御现场感应浪涌和EFT。
    • RS-485/RS-422通信端口：作为A/B线对地或线间保护的首级或次级防护。
  2. 汽车电子：
    • 12V/24V电源总线：保护ECU、车身控制模块、照明系统等免受负载突降、抛负载等瞬态电压冲击。
    • 传感器与执行器接口：如ABS轮速传感器、喷油嘴、风扇电机驱动等。
  3. 通信与网络设备：
    • 以太网PHY端口的辅助保护：与专用的TVS阵列配合使用，增强RJ-45接口的浪涌防护等级。
    • 低功率POE受电设备的输入保护。
  4. 消费电子与电源适配器：
    • 24V直流输入的设备：如监控摄像头、路由器、打印机等的外置电源输入口。
    • USB Type-C Power Delivery 中较高电压档位（如20V）的次级保护。
  5. 新能源与储能：
    • 小功率光伏逆变器的辅助电源或信号采集端。
    • 电池管理系统（BMS）的低压侧通信与采样端口。

二、选型依据：为什么是SMBJ22CA？

  1. 工作电压匹配：
    • 被保护电路的正常工作电压（Vop） 必须低于TVS的反向关断电压（VRWM）。
    • SMBJ22CA的VRWM为22V，适合保护工作电压在 ~15V 至 ~22V 的系统（如常见的12V、15V、18V、24V系统）。对于标称24V系统（实际可能波动到28V+），需选用更高VRWM的型号（如SMBJ28CA）。
  2. 钳位电压评估：
    • 在承受最大设计瞬态电流（如IPPM）时，TVS两端的电压（钳位电压VC）必须低于被保护器件的最大耐受电压。
    • SMBJ22CA在承受典型10A（8/20μs）浪涌时，钳位电压约在35-40V。你需要确保后端的IC、MOSFET等能承受此电压。
  3. 封装与功率：
    • SMB（DO-214AA）封装适合板级安装，600W的峰值功率能满足IEC 61000-4-5（8/20μs）等级2（±1kV）至等级4（±4kV，需配合气体放电管/压敏电阻）的防护需求。

三、典型电路设计方案

方案1：直流电源输入口的初级保护（最常用）

这是SMBJ22CA最典型的应用，放置在电源入口，作为第一级或唯一的过压保护。

text

[来自连接器] ----+----[FUSE 保险丝]----+----[被保护电路]
                  |                     |
              [C1: 0.1uF]          [TVS: SMBJ22CA]
                  |                     |
                 GND                   GND
  • 元件作用：
    • FUSE：防止持续过流导致TVS或PCB烧毁。应选择快断型，额定值略高于系统最大工作电流。
    • C1（可选）：高频去耦电容，滤除高频噪声，与TVS配合效果更好。
    • TVS (SMBJ22CA)：并联在电源与地之间。正常时高阻，当电压超过其击穿电压时，迅速导通（纳秒级），将大电流泄放到地，并将电压钳位在安全值。
  • 注意事项：
    • TVS应尽量靠近电源接口放置。
    • 接地路径必须短而粗，以降低泄放路径的寄生电感，这是保证防护效果的关键。

方案2：通信接口（如RS-485）的差模与共模保护

对于差分总线，通常需要线对线（差模）和线对地（共模）的组合保护。

text

               A Line ---------------------------------------->
                  |                                             |
              [R_S1: 10-22Ω]                               [到收发器A]
                  |                                             |
             [TVS_D: SMBJ22CA 或 P6SMB22CA]                  [保护后的A]
                  |                                             |
               B Line ---------------------------------------->
                  |                                             |
              [R_S2: 10-22Ω]                               [到收发器B]
                  |                                             |
             [TVS_D: SMBJ22CA 或 P6SMB22CA]                  [保护后的B]
                  |                                             |
              [TVS_CA: SMBJ22CA]---[GND]---[TVS_CB: SMBJ22CA]
               (A to GND)                           (B to GND)
  • 元件作用：
    • TVS_D：双向TVS（或用两个单向TVS背对背连接），用于A-B线间的差模保护，抑制线间浪涌。
    • TVS_CA， TVS_CB：两个单向TVS（SMBJ22CA），分别用于A-地、B-地的共模保护。
    • R_S：串联隔离电阻，限制流入TVS和收发器的瞬时电流，同时不影响正常通信。阻值根据通信速率和驱动能力选择。
  • 简化方案：对于要求不高的场合，可以只使用两个SMBJ22CA做A-地和B-地的共模保护。

方案3：继电器/感性负载的瞬态吸收（反电动势抑制）

用于保护驱动继电器、电机、电磁阀的开关管（MOSFET/三极管）。

text

[控制器] ----[R_驱动]----[Gate of MOSFET]----[Source to GND]
                                          |
                                       [Drain]----+----[继电器线圈]----+----[Vcc (24V)]
                                                  |                    |
                                             [TVS: SMBJ22CA]       [续流二极管D_Flyback]
                                                  |                    |
                                                 GND                   GND
  • 元件作用：
    • TVS (SMBJ22CA)：并联在MOSFET的漏极和源极之间。当MOSFET关断，线圈产生反向尖峰电压时，TVS迅速动作，将漏极电压钳位在安全值（如35V），防止MOSFET被击穿。
    • 续流二极管：提供主要的慢速能量泄放回路。TVS作为补充，处理二极管无法完全抑制的快速尖峰。
  • 选型关键：TVS的VRWM需高于Vcc（24V），但低于MOSFET的Vds(max)（如60V）。

四、PCB布局布线关键要点

TVS的性能高度依赖PCB设计，不良布局会使防护效果大打折扣。

  1. 位置优先：TVS必须放在防护区域的最前端，紧挨着连接器或需要保护的端口。确保浪涌电流先经过TVS，再进入后续电路。
  2. 回路最短：TVS的接地引脚到系统接地点（如连接器外壳地、主板接地平面）的路径必须尽可能短、直、宽。避免使用细长走线或过孔，推荐使用铺铜连接。
  3. 主泄放路径清晰：瞬态大电流的泄放路径（Connector -> TVS -> GND）应形成一个最小闭环，不要让这个环路包围敏感电路。
  4. 与被保护线路并联：TVS应直接并联在被保护线路（电源线、信号线）和参考地之间。保护信号线时，TVS应靠近接收端IC的引脚。
  5. 散热考虑：对于可能承受多次或较大能量冲击的应用，TVS下方的PCB可适当增加铜箔面积以帮助散热，但注意不要因此加长接地路径

电性参数

封装尺寸

数据手册

SMBJ22CA 瞬态抑制二极管 数据手册下载

SMBJ22CA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/smbj22ca/； 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