網(wǎng)上有很多關(guān)于手持pos機靜電和浪涌保護方案,技術(shù)分析——TVS管和ESD防護篇的知識，也有很多人為大家解答關(guān)于手持pos機靜電和浪涌保護方案的問題，今天pos機之家(www.shineka.com)為大家整理了關(guān)于這方面的知識，讓我們一起來看下吧!
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手持pos機靜電和浪涌保護方案
燚智能周教授--智能硬件開發(fā)大講堂--前期回顧
一文講清EMI電磁干擾技術(shù)，泰爾摩爾實驗室再也不會讓我周末加班
山寨手機賣幾百塊，小品牌手機賣一千多，大品牌機賣兩三千，iPhone五千起步。
我們來從技術(shù)角度告訴你，憑什么iPhone賣的比國產(chǎn)機貴那么多。
山寨手機和小品牌手機之所以便宜，主要是靠在細(xì)節(jié)偷工減料。
和大品牌智能手機相比，用于ESD靜電防護的TVS管，是首當(dāng)其沖的偷工減料的地方。
對于iPhone這樣的產(chǎn)品，更是什么物料好用什么，什么貴用什么。各種超小型元器件、各種定制芯片、各種變態(tài)級加工工藝，都推高了iPhone的硬件成本。
本文先講一講手機最重要的靜電防護部分的差異，后續(xù)還會講其他的成本差別。
山寨iphone X vs 正品iphone X
TVS管的基本特性圖：貼片式TVS管
TVS管，Transient Voltage Suppressor Diode，中文名太長了，大家都叫它TVS。顧名思義，抑制瞬間的狀態(tài)變化的二極管。
那么什么時候會出現(xiàn)瞬間狀態(tài)變化呢？主要是信號線上的靜電和電源線上的浪涌。
TVS最主要的用途就在靜電防護和浪涌防護。
圖：TVS管的原理圖符號
TVS管也是個二極管，因此TVS的符號和普通二極管差不多。TVS兩端的反向電壓高了，就被擊穿了，并且把反向電壓泄放出去。擊穿速度非?？?/strong>，小于1nS。承受的電壓可以很高，可達(dá)幾十千伏。
一旦反向電壓消失，TVS可以馬上回復(fù)到正常的不導(dǎo)通狀態(tài)，通常的靜電幾乎不會對TVS的壽命造成影響。這點比壓敏電阻要好，壓敏電阻雖然也能阻擋一部分靜電，但是壽命不行，隨著靜電次數(shù)的增多，效果會下降很多。
如果沒有TVS，幾千伏的靜電可以直接進入芯片的引腳，把脆弱的芯片內(nèi)的電路燒毀，芯片就報廢了。高能量的浪涌進入電源輸入腳，也一樣很容易就把芯片打壞了。
圖：寒冷干燥的季節(jié)，人體非常容易產(chǎn)生靜電
對于智能硬件設(shè)備，尤其是手持類智能硬件設(shè)備，靜電防護極其重要。大家冬天脫毛衣的時候噼啪作響的，就是靜電。打火機的電子點火器釋放出來的也是靜電。日常產(chǎn)生的電壓很高，可達(dá)6KV以上（6000伏）。
一般芯片內(nèi)部電路本身也會設(shè)計一定的防護措施，但是受限于芯片體積，資深防護能力最多也就2KV，如果不做好防護措施，被生活中的靜電打中了，輕者信號錯落死機重啟，重者直接把芯片打廢掉。
行規(guī)靜電測試的最低標(biāo)準(zhǔn)是接觸放電±4KV，空氣放電±8KV。
圖：對靜電敏感的元器件上，會標(biāo)有注意標(biāo)識
TVS在電路中的應(yīng)用數(shù)量遠(yuǎn)比普通二極管多很多，像手機一般可以達(dá)到十幾顆到幾十顆。但也有很多不注意靜電防護、或者為了省錢的設(shè)計者把TVS管省略掉了。（一顆普通TVS管價格超過1美分）
關(guān)于ESD靜電防護的內(nèi)容涉及面很廣，后續(xù)我們會有專門的篇章重點描述ESD靜電防護設(shè)計。
TVS管的主要參數(shù)圖：USB接口電路上的TVS管
TVS管的使用方法，僅此一種別無他用，在被保護線路和地之間并聯(lián)一顆TVS。
細(xì)心的讀者會發(fā)現(xiàn)，這是兩種不同的TVS管，長相不一樣，參數(shù)也不一樣。TVS的主要參數(shù)是極性、容值、耐壓值、封裝。
極性
雙極性TVS（上圖外側(cè)兩顆），兩端是對稱的，不管靜電從哪邊進去，都會被阻擋。對于信號線來講，兩邊也都是不導(dǎo)通的，因此正反焊接都可以。
單極性TVS（上圖內(nèi)側(cè)兩顆），像二極管的樣子，實際上也是二極管的特性，從負(fù)極到正極需要被靜電擊穿之后才能導(dǎo)通，而從正極到負(fù)極則一直是導(dǎo)通的。如果反著焊接，信號線就對地短路了。
容值
TVS管的寄生電容比較大，對于低速信號沒什么影響，反而能夠起到濾除雜波和抗干擾的功能（參見電容的用法相關(guān)文章）。但對高速信號影響就很大了，例如上圖的USB_ID和VUSB，分別是檢測信號和供電，就使用了70pF容值的TVS管。但是USB_DP和USB_DM兩根數(shù)據(jù)線的速度高達(dá)480Mbps，就使用了0.5pF超低容值的TVS管。
如果設(shè)計的時候不注意，在USB線上使用10pF以上的TVS管，就會造成USB數(shù)據(jù)傳不過來，都跑到地上去了。
一塊電路板完成之后，如果USB下載有問題，幾乎都是USB數(shù)據(jù)線上用錯了TVS，或者貼反了TVS導(dǎo)致的。
耐壓值
TVS的反向擊穿電壓比肖特基二極管還要低，因此使用的時候要注意電壓值。例如12V數(shù)據(jù)線上就不能使用5V耐壓值的TVS管。
封裝
小尺寸貼片式TVS和電阻電容的尺寸差不多，有0402、0201等多種規(guī)格。但是引腳一般是向外伸出一些的，和二極管類似，一般情況下可以焊接到同樣規(guī)格的電容的焊盤上去。
因此有時候設(shè)計原理圖的時候，大家先預(yù)留信號線對地電容的位置，如果ESD防護效果不好，無需改PCB圖可以直接把電容換成TVS。
TVS的防護效果，主要和PN結(jié)的面積有關(guān)系，PN結(jié)面積越大，承受的瞬間功率就越大。因此個頭大一些的TVS管一般要比小一些的防護效果更好。
TVS管的應(yīng)用場景其實TVS在原理圖上很簡單，對地并聯(lián)到需要保護的線路即可，只需要按照上面講的參數(shù)選擇好合適的器件，其他就沒有什么門門道道了。
特別注意，選TVS并不只是看參數(shù)，要看實際測試效果，實測比參數(shù)更靠譜。還有，TVS不是萬能的，ESD靜電防護需要器件選型、PCB走線、結(jié)構(gòu)屏蔽、軟件修正等多方面措施配合解決。
燚智能周教授
原文來自燚智能硬件開發(fā)網(wǎng)（燚，yi，熊熊大火燃燒的樣子）
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以上就是關(guān)于手持pos機靜電和浪涌保護方案,技術(shù)分析——TVS管和ESD防護篇的知識，后面我們會繼續(xù)為大家整理關(guān)于手持pos機靜電和浪涌保護方案的知識，希望能夠幫助到大家！
