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より小型で高性能なTVSダイオードで優れた保護を実現 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

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No. 1928 2024. 10. 15
より小型で高性能なTVSダイオードで優れた保護を実現
(DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
マルツの技術情報
MCU入手困難品のリペア回路設計 【LP42:製作事例編】
【多数のご応募をいただきありがとうございました】
第3回 学生アイディア・コンテストの受賞者を発表いたします
より小型で高性能なTVSダイオードで優れた保護を実現
(DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

 今回は、静電気放電や電力サージによる電子機器の故障を防ぐために使用し、小型で設置面積をとらないTVSダイオードについて解説した記事をご紹介します。

より小型で高性能なTVSダイオードで優れた保護を実現

 電子機器が故障する原因は様々ですが、静電気放電(ESD)電力サージによる故障が大きな割合を占めています。さらに現在はマイクロプロセッサを使用した電子機器が増えているため、この影響を受けやすくなっています。

 ESDから電子機器を保護するには、TVS(Transient Voltage Suppressors)ダイオードが有効です。TVSダイオードは過電圧やESDからの保護を目的としたデバイスで、瞬間的な過電圧やサージから後段の電子回路を保護します。TVSダイオードはツェナーダイオードと同様にダイオードの逆方向特性を利用しています。

 TVSダイオードの動作ですが、通常はOFF状態で過電圧が印加されるとON状態になります。そして、ESDにより数万ボルトまで急上昇することがある電圧をナノ秒未満で阻止し、発生した電流を迂回させることができます。

 TVSダイオードは、電源ラインやUSB、HDMIなどの標準インターフェースの入力部分に設置しますが、ESDのエントリーポイントに近いほど保護性能が高くなります。

 【アプリケーションラボ】では、ESD対策にTVSダイオードが有効な理由とTVSダイオードの選択方法について解説した後、Semtech社製のRailClampシリーズμClampシリーズのTVSダイオードを紹介しています。Semtech社は、米国カリフォルニア州カマリロに本社を置く1960年に設立されたファブレス半導体メーカーで、アナログおよびミックスドシグナル半導体を主力にしています。

 RailClampとμClampのTVSダイオードは、静電気試験の規格であるIEC61000-4-2や雷サージ試験の規格であるIEC61000-4-5に準拠しています。また、小型でESD保護に適したDFN(デュアルフラットノーリード)パッケージを採用しています。DFNパッケージはリードがないので、リード付きSMDパッケージと比較して寄生素子が少なく、高速アプリケーションで信号の完全性を維持するのに効果があります。

 パッケージングにおいては、フリップチップとサイドウェッタブルフランクを採用しています。サイドウェッタブルフランクはリードの側面に設けられた溝のことで、これによりはんだ付けを確実にし、はんだの接続状況を目視または光学的に確認できるようになります。
 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。


RClamp/μClamp ESD保護デバイスの外観 2リードDFN(1×0.6×0.55mm)

RailClamp ESD/EOS保護デバイス(1.8V)【RCLAMP01811PW.C】
  ・単価: ¥104(税込)
  ・ESD耐電圧: ±30kV(接触)、±30kV(空中)
  ・動作電圧: 1.8V
  ・静電容量: 1.2pF(max)
  ・ダイナミック抵抗: 0.15Ω(typ)
  ・リーク電流: 100nA(max)
     
RailClamp ESD/EOS保護デバイス(4V)【RCLAMP04041PW.C】
  ・単価: ¥104(税込)
  ・ESD耐電圧: ±30kV(接触)、±30kV(空中)
  ・サージ電流: 20A(tp=8/20μs)
  ・動作電圧: 4.0V
  ・静電容量: 0.65pF(max)
  ・ダイナミック抵抗: 0.1Ω(typ)
     
RailClamp ESD/EOS保護デバイス(22V)【RCLAMP2261PW.C】
  ・単価: ¥104(税込)
  ・ESD耐電圧: ±25kV(接触)、±30kV(空中)
  ・サージ電流: 18A(tp=8/20μs)
  ・動作電圧: 22V
  ・静電容量: 0.34pF(typ)
  ・ダイナミック抵抗: 0.16Ω(typ)
     
μClamp ESD/EOS保護デバイス(5V)【UCLAMP5031PW.C】
  ・単価: ¥95(税込)
  ・ESD耐電圧: ±30kV(接触)、±30kV(空中)
  ・動作電圧: 5.0V
  ・静電容量: 15pF(max)
  ・ダイナミック抵抗: 0.04Ω(typ)
     
μClamp ESD/EOS保護デバイス(12V)【UCLAMP1291PW.C】
  ・単価: ¥101(税込)
  ・ESD耐電圧: ±30kV(接触)、±30kV(空中)
  ・動作電圧: 12V
  ・静電容量: 90pF(max)
  ・ダイナミック抵抗: 0.29Ω(typ)
     
μClamp ESD/EOS保護デバイス(20V)【UCLAMP2011PW.C】
  ・単価: ¥96(税込)
  ・ESD耐電圧: ±27kV(接触)、±22kV(空中)
  ・動作電圧: 20V
  ・静電容量: 13pF(max)
  ・ダイナミック抵抗: 0.5Ω(typ)
   
μClamp ESD/EOS保護デバイス(24V)【UCLAMP2411PW.C】
  ・単価: ¥96(税込)
  ・ESD耐電圧: ±17kV(接触)、±20kV(空中)
  ・動作電圧: 24V
  ・静電容量: 15pF(max)
  ・ダイナミック抵抗: 0.4Ω(typ)
     
【マルツの技術情報】
マルツエレックは回路設計のご要望にお応えします
MCU入手困難品のリペア回路設計 【LP42:製作事例編】

 200 枚の基板製造に対して、1 枚につき、1 個のMCU の入手が困難になり、入手までに、75 週間かかります。回路基板の基板レイアウトの変更を最小限にし、現状入手可能なMCU に変更致しました

 資料のダウンロードはこちらから。 その他の技術情報一覧はこちらをご覧ください。回路設計に関するご相談・お見積りは無料です。こちらからお気軽にお問合せください。
【多数のご応募をいただきありがとうございました】
第3回 学生アイディア・コンテストの受賞者を発表いたします

 マルツエレックが開催した「第3回 学生アイディア・コンテスト」に多数のご応募をいただき誠にありがとうございました。

 今回も大変レベルの高いコンテストになりました。厳密に審査を行った結果、受賞された皆さんの発表と講評をお知らせいたします。詳細はこちらをご覧ください。

 次回も開催いたしますので、どうぞご期待ください!
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