行動式裝置的ESD保護十分重要，而TVS管是一種十分有效的保護器件，與其它器件相比有其獨特的優勢，但在應用時應當針對不同的保護物件來選用器件，因為不同的埠可能受到的靜電衝擊有所不同，不同器件要求的保護程度也有不同。要注意相應的引數鑑別以及各個生產商的不同設計。下面就由立深鑫電子在行動式裝置的ESD保護中如何應用TVS管器件。

　　行動式裝置如膝上型電腦、手機、PDA、MP3播放器等，由於頻繁與人體接觸極易受到靜電放電(ESD)的衝擊，如果沒有選擇合適的保護器件，可能會造成機器效能不穩定，或者損壞。更壞的情況是查不出確切的原因，使使用者誤認為是產品質量問題而損壞企業信譽。

　　一般情況下，對此類裝置暴露在外面可能與人體接觸的埠都要求進行防靜電保護，如鍵盤、電源介面、資料口、I/O口等等。現在比較通用的ESD標準是IEC61000-4-2，應用人體靜電模式，測試電壓的範圍為2kV～15kV(空氣放電)，峰值電流最高為20A/ns，整個脈衝持續時間不超過60ns。在這樣的脈衝下所產生的能量總共不超過幾百個微焦爾，但卻足以損壞敏感元器件。

　　行動式裝置所採用的IC器件大多是高整合度、小體積產品，精密的加工工藝使矽晶氧化層非常薄，因而更易擊穿，有的在20V左右就會受到損傷。傳統的保護方法已不再普遍適用，有的甚至還會造成對裝置效能的干擾。

　　可用於行動式裝置的ESD保護器件有很多，例如設計人員可用分立器件搭建保護迴路，但由於便攜裝置對於空間的限定以及避免迴路自感，這種方法已逐漸被更加整合化的器件所替代。多層金屬氧化物器件、陶瓷電容還有二極體都可以有效地進行防護，它們的特性及表現各有不同，TVS管在此類應用中的獨特表現為其贏得了越來越大的市場。

　　TVS管最顯著的特點一是反應迅速，使瞬時脈衝在沒有對線路或器件造成損傷之前就被有效地遏制，二是截止電壓比較低，更適用於電池供電的低電壓回路環境。另外對TVS管設計的改進使其具有更低的漏電流和結電容，因而在處理高速率傳導迴路的靜電衝擊時有更理想的效能表現(圖1)。

　　TVS管的優勢

　　TVS管與齊納二極體：與傳統的齊納二極體相比，TVS管P/N結面積更大，這一結構上的改進使TVS具有更強的高壓承受能力，同時也降低了電壓截止率，因而對於保護手持裝置低工作電壓回路的安全具有更好效果。

　　TVS管與陶瓷電容：很多設計人員願意採用表面貼裝的陶瓷電容作ESD保護，不但便宜而且設計簡便，但這類器件對高壓的承受力卻比較弱。5kV的衝擊會造成約10%陶瓷電容失效，到10kV時，損壞率達到60%，而TVS可以承受15kV電壓。在手持裝置的使用過程中，由於與人體頻繁接觸，各個埠必須至少能夠承受8kV接觸衝擊(IEC61000-4-2標準)，可見使用TVS可以有效保證最終產品的合格率。

　　TVS管與MLV：多層金屬氧化物結構器件(MLV)也可以進行有效的瞬時高壓衝擊抑制，此類器件具有非線性電壓-電流(阻抗表現)關係，截止電壓可達最初中止電壓的2～3倍，這種特性適合用於對電壓不太敏感的線路和器件的保護，如電源迴路。而TVS管具有更好的電壓截止因子(圖2)，同時還具有較低的電容，這一點對於手持裝置的高頻埠非常重要，因為過高的電容會影響資料傳輸，造成失真或是降級。TVS管的各種表面封裝均適合流水線裝配的要求，而且晶片結構便於整合其它的功能，如EMI和RFI過濾保護等，可有效降低器件成本，優化整體設計。

　　另一個不能忽略的特點是二極體可以很方便地與其它器件整合在一個晶片上，現有很多將EMI過濾和RFI防護等功能與TVS管整合在一起的器件，不但減少設計所採用的器件數目降低成本，而且也避免PCB板上佈線時易誘發的伴生自感。

　　TVS管的引數

　　1．為了滿足IEC61000-4-2國際標準，TVS管必須達到可以處理最小8kV(接觸)和15kV(空氣)的ESD衝擊，有的半導體生產廠商在自己的產品上使用了更高的抗衝擊標準。對於某些有特殊要求的便攜裝置應用，設計者可以按需要挑選器件。

　　2．Vwm這是TVS管在正常狀態時可承受的電壓，此電壓應大於等於被保護電路的正常工作電壓，否則TVS管會不斷截止迴路電壓；但它又需要儘量與被保護迴路的正常工作電壓接近，這樣才不會在TVS管工作以前使整個迴路面對過壓威脅。

　　3．Vc這是TVS管在截止狀態提供的電壓，也就是在ESD衝擊狀態時通過TVS的電壓，它不能大於被保護迴路的可承受極限電壓，否則器件面臨被損傷的危險。

　　4．Pppm額定脈衝功率這是基於最大截止電壓和此時的峰值脈衝電流，對於手持裝置，一般來說500W的TVS就足夠了。

　　5．電容對於資料/訊號頻率越高的迴路，TVS管的電容對電路的干擾越大，形成噪聲或衰減訊號強度，因此需要根據迴路的特性來決定所選器件的電容範圍。高頻迴路一般選擇電容應儘量小(如LCTVS、低電容TVS，電容不大於3pF)，而對電容要求不高的迴路電容選擇可高於40pF。

　　常見手持裝置ESD保護對TVS管的要求：

　　音訊輸入/輸出：音訊迴路的訊號速率比較低，對器件電容的要求不太高，100pF左右都是可以接受的。有的設計中將耳機和麥克風合在一起，有的則是分立線路，前一種情況可以選擇單路TVS管，而後一種情況如果兩個迴路是鄰近的，則可以選用多路TVS陣列，只用一個器件就能完成兩個迴路的保護。

　　按鍵/開關：這些迴路的資料率很低，對器件的電容沒有特殊要求，用普通的TVS管陣列都可以勝任。

　　資料視訊/USB2.0：資料率高達480Mbps，有的視訊資料率達到1G以上，因而要選擇低電容LCTVS，它通常是將一個低電容二極體與TVS管串聯，以降低整個線路的電容(可低於3pF)，達到高速率迴路的要求。

　　SIM卡/天線：有專門為此類埠設計的集ESD(TVS)/EMI/RFI防護於一個晶片的器件，充分體現了片式器件的無限整合方案。

　　電源/充電口：由於是直流回路，可選用高電容器件。此埠可能會受到高能量的衝擊，可以選用集成了TVS和過流保護功能的器件。

　　在針對不同用途選擇器件時，要避免使器件工作在其設計引數極限附近，還應根據被保護迴路的特徵及可能承受ESD衝擊的特徵選用反應速度足夠快、敏感度足夠高的器件，這對於有效發揮保護器件的作用十分關鍵，另外集成了其它功能的器件也應當首先考慮。

　　眾多半導體廠商提供了多種不同的TVS管封裝形式，尤其是像SOT23和SC-70，以及與晶片同等大小的倒裝晶片之類的微型封裝，在板上只佔約4.8mm2的位置，卻可以同時保護多個線路。最近的許多新產品更是適應便攜裝置高整合度、小型化要求，將EMI/RFI/ESD保護整合在一個器件中，不但可以有效縮小空間，還大大減少了成本，降低了器件採購成本和加工成本，對於同時需要這幾種保護功能的埠來說，可謂設計者的首選。