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射頻(RF)靜電放電防護(hù)方案

08/16 07:53
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方案簡(jiǎn)介

射頻(RF)是Radio Frequency的縮寫,表示可以輻射到空間的電磁頻率,頻率范圍從300kHz~300GHz之間。射頻就是射頻電流,簡(jiǎn)稱RF,它是一種高頻交流變化電磁波的簡(jiǎn)稱。射頻天線是一種利用射頻原理工作的天線,能夠收發(fā)射頻電磁波,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。由于其傳輸性能卓越、抗干擾能力強(qiáng)、靈活性高,被廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信領(lǐng)域,如通信安防、導(dǎo)航定位、汽車電子、身份識(shí)別、航天軍事等。

但由于天線長(zhǎng)期暴露在室外,如遇雷暴天氣,惡劣的電磁環(huán)境易通過(guò)天線引入干擾到PCB板,導(dǎo)致后端芯片的損壞、系統(tǒng)重啟、死機(jī)等現(xiàn)象,必然給后續(xù)產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性帶來(lái)一定隱患。此方案采用封裝體積小、響應(yīng)速度快、結(jié)電容低的ESD做靜電保護(hù),在不影響數(shù)據(jù)傳輸的前提下滿足IEC 61000-4-2 Level 4靜電放電防護(hù)需求,讓后端的電路得到有效全面的防護(hù),使其適用于各種工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。

射頻(RF)天線的ESD防護(hù)

在構(gòu)建射頻天線的ESD(靜電放電)防護(hù)體系時(shí)需要充分考慮靜電在底板的泄放路徑,以確保靜電能量不會(huì)經(jīng)由射頻連接線進(jìn)入無(wú)線模塊內(nèi)部,保證靜電快速地通過(guò)所設(shè)計(jì)的泄放路徑泄放到大地。ESD防護(hù)在瞬態(tài)事件突發(fā)時(shí),需憑借超低線間電容來(lái)維持電路安全,同時(shí)絲毫不減損信號(hào)的純凈度與完整性。遭遇ESD沖擊時(shí),電路承受的電壓即等同于ESD防護(hù)器件的鉗位電壓,故確保鉗位電壓盡可能低。因此,理想的保護(hù)器件應(yīng)兼具低ESD峰值鉗位電壓和低動(dòng)態(tài)電阻的優(yōu)越特性,以有效限制電壓尖峰并減少能量損耗。所以,射頻天線在選擇ESD防護(hù)器件時(shí)需要考慮如下要求:

  1. 低電容,防止產(chǎn)生諧波噪聲使得無(wú)線模塊的接收靈敏度降低
  2. 經(jīng)過(guò)若干次ESD沖擊后,防護(hù)性能不退化且泄漏保持在較低水平
  3. 器件封裝尺寸小,PCB設(shè)計(jì)空間充足

應(yīng)用示例

針對(duì)RF射頻天線的靜電防護(hù)方案,我們提供了兩款低結(jié)電容低鉗位電壓ESD防護(hù)器件SELC2X5V1BT和SELC2F5V1BT。兩個(gè)器件電氣特性相似,工作電壓都為5V,且符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4 規(guī)范,在 ±25kV(空氣)和 ±22kV(接觸)下提供瞬變保護(hù),可保護(hù)天線在惡劣的電磁環(huán)境下免受靜電放電(ESD)和低等級(jí)浪涌事件的沖擊與干擾??蛻艨筛鶕?jù)天線實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

型號(hào)參數(shù)

規(guī)格型號(hào) 方向 工作電壓(V) IPP(A) 鉗位電壓(V) 結(jié)電容(pF) 封裝
SELC2X5V1BT Bi. 5 4.5 22 0.3 DFN0603-2L
SELC2F5V1BT Bi. 5 4.5 22 0.3 DFN1006-2L

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units
Reverse Stand-off Voltage VRWM 5.0 V
Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA 6.5 V
Reverse Leakage Current IR VRWM=5V 1.0 uA
Clamping Voltage VC IPP=1A; tp=8/20us 12.0 V
Clamping Voltage VC IPP=4.5A; tp=8/20us 22.0 V
Junction Capacitance CJ VR=0V; f=1MHz 0.3 pF

表1 SELC2X5V1BT電氣特性表

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units
Reverse Stand-off Voltage VRWM 5 V
Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA 6.5 V
Reverse Leakage Current IR VRWM=5V 1 uA
Clamping Voltage VC IPP=1A; tp=8/20us 12 V
Clamping Voltage VC IPP=4.5A; tp=8/20us 22 V
Junction Capacitance CJ VR=0V; f=1MHz 0.3 pF

表2 SELC2F5V1BT電氣特性表

總結(jié)與結(jié)論

無(wú)線通信在日常生活中無(wú)處不在,射頻(RF)天線不僅支撐著現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行,還推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、醫(yī)療健康等新興領(lǐng)域的發(fā)展,保護(hù)射頻天線免受ESD靜電損害對(duì)生產(chǎn)生活十分重要。

ELECSUPER SEMI研發(fā)各種低電容低鉗位電壓的ESD保護(hù)器件,可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發(fā)服務(wù),為各種接口提供值得信賴的保護(hù)器件。以上解決方案是保護(hù)射頻(RF)天線的優(yōu)選之策,確保無(wú)線通信的穩(wěn)定收發(fā)。

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器件型號(hào) 數(shù)量 器件廠商 器件描述 數(shù)據(jù)手冊(cè) ECAD模型 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí) 參考價(jià)格 更多信息
MAPS-010164-TR0500 1 MACOM Coaxial Mechanical Phase Shifter, 2300MHz Min, 3800MHz Max, 0deg Min, 360deg Max, MO-220VGGD-2, QFN-24

ECAD模型

下載ECAD模型
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1430-1 1 Cobham Semiconductor Solutions RF/Microwave Termination, 0MHz Min, 18000MHz Max, 50ohm, PACKAGE
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