SMBJ400CA瞬态抑制二极管应用领域电路设计及数据手册

一、SMBJ400CA 基本信息概述

• 器件类型：双向、雪崩击穿型、表面贴装瞬态抑制二极管。
• 封装：SMB（DO-214AA），适合自动化贴片生产。
• 关键参数：
  • 反向断态电压（Vrwm）：400V。这是它正常工作时的最大截止电压，电路的工作电压应低于此值（通常为80%-90%）。
  • 峰值脉冲功率（Pppm）：600W（按10/1000μs波形测试）。这是其核心能力指标。
  • 击穿电压（Vbr）：444V - 490V（@IT，典型测试电流为1mA或5mA，需查手册）。这是TVS开始显著导通的电压点。
  • 最大钳位电压（Vc）：648V（@Ipp，通常对应100A或更高的测试电流）。这是施加指定浪涌电流时，TVS两端呈现的最高电压，是保护后端电路的关键参数。
  • Ipp（峰值脉冲电流）：取决于测试波形，例如10/1000μs波形下约0.93A。

二、主要应用领域

SMBJ400CA适用于需要中高电压、中等功率浪涌保护的场合，尤其是空间受限的现代电子设备中。典型领域包括：

1. 工业与自动化：
   • 交流电机驱动器的控制端接口保护（如PLC数字量/模拟量I/O模块）。
   • 工业总线通信端口（如RS-485、CAN、Profibus）的共模/差模保护。
   • 传感器信号线（尤其是长线缆引入的感应雷击或电快速瞬变脉冲）。
2. 电源与能源：
   • 开关电源（SMPS）的AC输入端或DC输出端的次级侧保护，用于抑制雷击感应浪涌或负载切换浪涌。
   • 光伏逆变器的辅助电源、信号采集电路保护。
   • UPS（不间断电源）的通信和控制电路。
3. 汽车电子：
   • 符合ISO 7637-2/ISO 16750-2标准，用于保护车载充电器、电池管理系统（BMS）、照明系统等非直接连接12V/24V电池的、工作电压较高的子模块内部电路。
4. 通信设备：
   • 以太网供电（PoE）设备中，受电设备（PD）的DC隔离端保护。
   • 基站、光端机等设备的二次电源接口。
5. 消费电子：
   • 大功率家电（如变频空调、洗衣机）的主控板交流电源输入侧保护。

三、电路设计要点与典型接法

TVS的设计核心是 “先泄放，后钳位” ，确保其在干扰期间动作，将电压限制在安全范围。

1. 基本连接原则：

• 双向TVS（如SMBJ400CA）：可以防护正负两个方向的瞬态过压。并联在被保护线路和地（或电源线与回线）之间。
• 布局至关重要：TVS应尽可能靠近需要保护的端口或芯片引脚。其接地路径应短、粗、直，以降低寄生电感，确保快速响应。

2. 典型应用电路示例：

a) 直流电源线保护（如~300V DC总线）：

text

        Vin o-----+--------+---------o Vout_to_Protected_Circuit
                  |        |
                 [C1]     [TVS] SMBJ400CA
                  |        |    (阴极接+，阳极接-)
                  |        |
        GND o-----+--------+---------o GND

• C1：可选的高频去耦电容（如0.1μF），与TVS配合，吸收高频低能量干扰。
• 设计验证：确保电路稳态工作电压 Vin_steady < Vrwm (400V)。预计的浪涌能量不应超过TVS的Pppm。
• 保险丝/电阻：通常在Vin前端串联一个保险丝或小阻值电阻，用于在TVS持续导通（如持续过压故障）时断开电路，保护TVS免于过热损坏。

b) 通信信号线双向保护（如RS-485 A/B线）：

text

                       RS-485_A o----+-----------------o To Transceiver A
                                        |
                                        |
                                      [TVS1] SMBJ400CA (接在A与地之间)
                                        |
                                        |
                       GND/大地 o-------+-----------------o GND
                                        |
                                        |
                                      [TVS2] SMBJ400CA (接在B与地之间)
                                        |
                                        |
                       RS-485_B o----+-----------------o To Transceiver B

• 通常还会在线上串联电阻或铁氧体磁珠（FB）以限制电流、增强滤波。
• 对于差模保护，有时会在A和B线之间再并联一个低电压的TVS（如SMBJ6.5CA）。

3. 选型与设计检查清单：

1. 工作电压匹配：Vrwm ≥ 1.1 ~ 1.2 × 电路最大稳态工作电压。
2. 钳位电压评估：Vc (648V) < 被保护器件的最大耐受电压。留有足够裕量。
3. 功率/能量评估：根据可能遇到的浪涌标准（如IEC 61000-4-5）估算浪涌能量，确保TVS的Pppm和Ipp能满足要求。对于复杂或高能浪涌，可能需要多级防护（如气体放电管GDT在前，TVS在后）。
4. 寄生电容考虑：SMBJ400CA的结电容通常在几十到几百皮法量级。对于高速数据线（如USB3.0、HDMI），此电容可能引起信号完整性問題，需选择低电容TVS或采用其他方案。

四、数据手册关键信息解读（以典型品牌Littelfuse/Vishay等为例）

阅读数据手册时，请重点关注以下图表和参数：

1. 特性曲线图：
   • I-V特性曲线：直观展示其双向对称的钳位特性。
   • 峰值脉冲功率 vs. 脉冲波形图：明确功率承受能力与脉冲宽度的关系。脉冲越宽，可承受功率越低。
   • 钳位电压 vs. 峰值脉冲电流图：了解在不同浪涌电流下，钳位电压的实际值。
2. 绝对最大额定值表：
   • 确认Vrwm， Pppm， Ipp， 工作结温Tj， 存储温度等。
3. 电气特性表：
   • Vbr @ IT：确保最小值Vbr_min高于你的电路最高工作电压，否则可能发生误触发。
   • Vc @ Ipp：这是保护设计的核心依据。
   • 漏电流（Ir）：在Vrwm下的漏电流，通常为微安级，影响低功耗设计。
4. 封装尺寸图：提供精确的PCB焊盘设计尺寸。

电性参数

封装尺寸

数据手册

供货情况
SMBJ400CA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/smbj400ca/； 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