本文主要是針對隔離式數字輸入接收器ISO1212的浪涌防護方案，采用湖南靜芯研發的TDS浪涌保護器件對芯片進行浪涌防護，保護設備免受電氣系統中的浪涌電壓或浪涌電流的損害，確保設備的安全性。

一、ISO1212介紹

ISO1212器件是隔離式24V至60V數字輸入接收器，符合IEC61131-2 1類、2類和3類特性標準。此器件可以在可編程邏輯控制器(PLC)、電機控制、電網基礎設施和其他工業應用中實現9V至300V直流和交流數字輸入模塊。不同于具有分立式、不精確電流限制電路的傳統光耦合器解決方案，ISO1212器件提供具有精確電流限制的簡單低功耗解決方案，可實現緊湊型和高密度I/O模塊的設計。這些器件不需要現場側電源，可配置為拉電流或灌電流輸入。

二、TDS器件介紹

TDS(平緩鉗位浪涌抑制器)具有精準且恒定的觸發電壓、優異的鉗位性能及穩定的溫度特性，可為系統提供更全面保護。當 EOS 事件來臨時，瞬態電壓攀升至超過集成精密觸發器所設定的擊穿電壓（VBR）閾值，觸發電路精確的開啟內置泄流場效應晶體管，有效的將瞬態高壓與大電流安全釋放到地。由于TDS的內置泄流場效應晶體管具有極低的導通電阻，其鉗位電壓在額定峰值脈沖電流范圍內幾乎是恒定的。

在選擇浪涌防護器件時，許多工程師會優先選擇TVS二極管，實際上大電流TDS芯片在成本和性能、面積上比TVS更具優勢。TDS器件的優勢如下：

在提供相同保護的情況下，TDS耗散浪涌能量較小，能通過自身特性將過壓與過流事件高效泄放到地，從而避免增加自身熱損耗。

TDS器件體積小巧，結構緊湊，為硬件工程師設計高度集成型解決方案提供了更優選擇。如果應用需要超過單個TDS器件所能提供的特定鉗位電壓， 可以將多個TDS器件串聯，提供了更多的靈活性。

TDS器件的鉗位電壓通常比傳統TVS保護設備的鉗位電壓低30%，減少了系統的電氣應力，可以更好的保護后端IC，也為系統中的其他組件創造了更大的安全余量。

TDS器件在額定峰值脈沖電流范圍內擁有幾乎恒定的鉗位電壓。傳統TVS二極管的箝位電壓隨著峰值脈沖電流的增加而增加，而TDS器件的鉗位電壓在最大峰值脈沖電流之前幾乎保持不變。

TDS器件的鉗位電壓在工作溫度范圍內保持穩定，而傳統TVS二極管的鉗位電壓隨溫度變化。TDS器件擁有卓越的耐用性，在工作規格內性能不會下降，仍能保證低漏電和高鉗位電壓。

三、應用方案

圖1?應用方案

上圖部分詳細介紹了使用數字輸入接收器ISO1212設計電壓等級為24-V或48-V的二進制輸入。這是一個帶集成電源的隔離數字輸入接收器，簡化了整個系統設計。24-V輸入端使用由兩個工作電壓為33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR反向串聯形成的雙向瞬態抑制器來防止過電壓和瞬態；48-V輸入端由兩個工作電壓為55V的浪涌抑制器反向串聯形成的雙向瞬態抑制器來防止過電壓和瞬態,工作電壓為55V的器件是由一個工作電壓33V的浪涌抑制器ESTVS3300DRVR和一個工作電壓22V的浪涌抑制器ESTVS2200DRVR正向串聯而成。

ESTVS2200DRVR和ESTVS3300DRVR是湖南靜芯新推出的TDS平緩浪涌抑制器，均符合IEC 61000-4-2 (ESD)規范，在 ±30kV（空氣）和 ±30kV（接觸）下提供瞬變保護，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引腳封裝。其中ESTVS2200DRVR通常用于保護工作電壓為20V、22V、24V的系統，器件的觸發電壓典型值為25.6V，額定瞬態峰值脈沖電流可達70A(tp=8/20μs)，鉗位電壓VC為30V以內；ESTVS3300DRVR通常用于保護工作電壓為28V、33V、36V的系統。觸發電壓為38.7V，額定瞬態峰值脈沖電流可達50A(tp=8/20μs)，鉗位電壓VC為40V以內。

四、器件電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表1 ESTVS2200DRVR電氣特性表

表2ESTVS3300DRVR電氣特性表

五、總結與結論

ISO1212作為常用的數字輸入接收器，浪涌防護十分關鍵。靜芯公司推出的系列TDS芯片具有接近理想狀況的ESD和EOS保護特性，可以廣泛應用于USB/雷電接口、工業機器人、IO-Link接口、工業傳感器、IIoT設備、可編程邏輯控制器(PLC)和以太網供電(PoE)等領域，可為系統提供更全面以及更可靠的保護。目前公司推出來ESTVS2200DRVR、ESTDS2211P、ESTVS3300DRVR、ESTDS3311P等型號，歡迎客戶前來咨詢選購。


審核編輯 黃宇