网上有很多关于手持pos机静电和浪涌保护方案,技术分析——TVS管和ESD防护篇的知识，也有很多人为大家解答关于手持pos机静电和浪涌保护方案的问题，今天pos机之家(www.poszjia.com)为大家整理了关于这方面的知识，让我们一起来看下吧!
本文目录一览：
手持pos机静电和浪涌保护方案
燚智能周教授--智能硬件开发大讲堂--前期回顾
一文讲清EMI电磁干扰技术，泰尔摩尔实验室再也不会让我周末加班
山寨手机卖几百块，小品牌手机卖一千多，大品牌机卖两三千，iPhone五千起步。
我们来从技术角度告诉你，凭什么iPhone卖的比国产机贵那么多。
山寨手机和小品牌手机之所以便宜，主要是靠在细节偷工减料。
和大品牌智能手机相比，用于ESD静电防护的TVS管，是首当其冲的偷工减料的地方。
对于iPhone这样的产品，更是什么物料好用什么，什么贵用什么。各种超小型元器件、各种定制芯片、各种变态级加工工艺，都推高了iPhone的硬件成本。
本文先讲一讲手机最重要的静电防护部分的差异，后续还会讲其他的成本差别。
山寨iphone X vs 正品iphone X
TVS管的基本特性图：贴片式TVS管
TVS管，Transient Voltage Suppressor Diode，中文名太长了，大家都叫它TVS。顾名思义，抑制瞬间的状态变化的二极管。
那么什么时候会出现瞬间状态变化呢？主要是信号线上的静电和电源线上的浪涌。
TVS最主要的用途就在静电防护和浪涌防护。
图：TVS管的原理图符号
TVS管也是个二极管，因此TVS的符号和普通二极管差不多。TVS两端的反向电压高了，就被击穿了，并且把反向电压泄放出去。击穿速度非常快，小于1nS。承受的电压可以很高，可达几十千伏。
一旦反向电压消失，TVS可以马上回复到正常的不导通状态，通常的静电几乎不会对TVS的寿命造成影响。这点比压敏电阻要好，压敏电阻虽然也能阻挡一部分静电，但是寿命不行，随着静电次数的增多，效果会下降很多。
如果没有TVS，几千伏的静电可以直接进入芯片的引脚，把脆弱的芯片内的电路烧毁，芯片就报废了。高能量的浪涌进入电源输入脚，也一样很容易就把芯片打坏了。
图：寒冷干燥的季节，人体非常容易产生静电
对于智能硬件设备，尤其是手持类智能硬件设备，静电防护极其重要。大家冬天脱毛衣的时候噼啪作响的，就是静电。打火机的电子点火器释放出来的也是静电。日常产生的电压很高，可达6KV以上（6000伏）。
一般芯片内部电路本身也会设计一定的防护措施，但是受限于芯片体积，资深防护能力最多也就2KV，如果不做好防护措施，被生活中的静电打中了，轻者信号错落死机重启，重者直接把芯片打废掉。
行规静电测试的最低标准是接触放电±4KV，空气放电±8KV。
图：对静电敏感的元器件上，会标有注意标识
TVS在电路中的应用数量远比普通二极管多很多，像手机一般可以达到十几颗到几十颗。但也有很多不注意静电防护、或者为了省钱的设计者把TVS管省略掉了。（一颗普通TVS管价格超过1美分）
关于ESD静电防护的内容涉及面很广，后续我们会有专门的篇章重点描述ESD静电防护设计。
TVS管的主要参数图：USB接口电路上的TVS管
TVS管的使用方法，仅此一种别无他用，在被保护线路和地之间并联一颗TVS。
细心的读者会发现，这是两种不同的TVS管，长相不一样，参数也不一样。TVS的主要参数是极性、容值、耐压值、封装。
极性
双极性TVS（上图外侧两颗），两端是对称的，不管静电从哪边进去，都会被阻挡。对于信号线来讲，两边也都是不导通的，因此正反焊接都可以。
单极性TVS（上图内侧两颗），像二极管的样子，实际上也是二极管的特性，从负极到正极需要被静电击穿之后才能导通，而从正极到负极则一直是导通的。如果反着焊接，信号线就对地短路了。
容值
TVS管的寄生电容比较大，对于低速信号没什么影响，反而能够起到滤除杂波和抗干扰的功能（参见电容的用法相关文章）。但对高速信号影响就很大了，例如上图的USB_ID和VUSB，分别是检测信号和供电，就使用了70pF容值的TVS管。但是USB_DP和USB_DM两根数据线的速度高达480Mbps，就使用了0.5pF超低容值的TVS管。
如果设计的时候不注意，在USB线上使用10pF以上的TVS管，就会造成USB数据传不过来，都跑到地上去了。
一块电路板完成之后，如果USB下载有问题，几乎都是USB数据线上用错了TVS，或者贴反了TVS导致的。
耐压值
TVS的反向击穿电压比肖特基二极管还要低，因此使用的时候要注意电压值。例如12V数据线上就不能使用5V耐压值的TVS管。
封装
小尺寸贴片式TVS和电阻电容的尺寸差不多，有0402、0201等多种规格。但是引脚一般是向外伸出一些的，和二极管类似，一般情况下可以焊接到同样规格的电容的焊盘上去。
因此有时候设计原理图的时候，大家先预留信号线对地电容的位置，如果ESD防护效果不好，无需改PCB图可以直接把电容换成TVS。
TVS的防护效果，主要和PN结的面积有关系，PN结面积越大，承受的瞬间功率就越大。因此个头大一些的TVS管一般要比小一些的防护效果更好。
TVS管的应用场景其实TVS在原理图上很简单，对地并联到需要保护的线路即可，只需要按照上面讲的参数选择好合适的器件，其他就没有什么门门道道了。
特别注意，选TVS并不只是看参数，要看实际测试效果，实测比参数更靠谱。还有，TVS不是万能的，ESD静电防护需要器件选型、PCB走线、结构屏蔽、软件修正等多方面措施配合解决。
燚智能周教授
原文来自燚智能硬件开发网（燚，yi，熊熊大火燃烧的样子）
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以上就是关于手持pos机静电和浪涌保护方案,技术分析——TVS管和ESD防护篇的知识，后面我们会继续为大家整理关于手持pos机静电和浪涌保护方案的知识，希望能够帮助到大家！
