Texas Instruments TPD2E1B06DRLEVM评估模块使用指南

在电子设备的设计中，静电放电（ESD）保护是至关重要的一环。Texas Instruments（TI）的TPD2E1B06DRL评估模块（EVM）为工程师们提供了一个便捷的平台，用于评估TPD2E1B06DRL设备的性能。下面，我们就来详细了解一下这个评估模块。

文件下载：TPD2E1B06DRLEVM.pdf

一、模块概述

TPD2E1B06DRL是一款采用小型DRL封装的双通道ESD保护设备，能提供符合IEC61000 - 4 - 2 Level 4标准的ESD保护。其1 pF的线路电容适用于广泛的应用场景，并且能在 - 40°C至125°C的环境温度范围内正常工作。

TPD2E1B06DRLEVM评估模块包含七个TPD2E1B06DRL器件，它们分别以不同的配置进行测试：	参考标识	TI部件编号	配置
U1	TPD2E1B06DRL	USB 2.0眼图测试
U2	TPD2E1B06DRL	S参数分析
U3 – U7	TPD2E1B06DRL	IEC61000 - 4 - 2 ESD测试
U5 & U6	TPD2E1B06DRL	ESD钳位波形捕获

二、相关定义

接触放电

这是一种测试方法，即将ESD模拟器的电极与被测设备（DUT）保持接触进行测试。

空气放电

此方法是让ESD模拟器的带电电极靠近DUT，当产生火花时触发放电。

ESD模拟器

能输出符合IEC61000 - 4 - 2标准的ESD波形，其输出范围可调节。IEC61000 - 4 - 2有4个保护等级，具体测试电压如下：	接触放电		空气放电
等级	测试电压 [± kV]	等级	测试电压 [± kV]
1	2	1	2
2	4	2	4
3	6	3	8
4	8	4	15

三、测试设置

U1：USB 2.0眼图测试

U1配置有两个USB2.0 Type A母连接器（J5和J6），用于捕获眼图。可将J5或J6作为输入或输出，连接到符合USB2.0标准的眼图测试仪，以满足发射机或接收机的测试需求。

U2：S参数分析

U2配置有4个SMA连接器（J1 - J4），可与矢量网络分析仪配合进行4端口分析。将端口1连接到J1，端口2连接到J2，端口3连接到J3，端口4连接到J4。在4端口分析中，涉及以下术语：

• (S_{11}) ：回波损耗
• (S_{21}) ：插入损耗
• (S_{31}) ：近端串扰
• (S_{41}) ：远端串扰

U3 – U7：ESD测试

TPD2E1B06DRL（U3 – U7）可用于破坏性静电放电（ESD）的通过/失败测试，适用于IEC - 61000 - 4 - 2的空气和接触放电测试。

测试方法和设置

测试时，需使用标有GND的香蕉连接器（J9）将EVM接地，然后在任何测试点TP1 - TP10上进行放电。接触放电和空气间隙放电使用相同的模拟器和放电波形，但接触放电时模拟器与测试点直接接触，而空气间隙放电时则不接触。

测试结果评估

在ESD测试前后，将EVM上的被测设备连接到曲线追踪仪。如果ESD保护二极管的IV曲线偏移 ± 0.1V，或者泄漏电流增加10倍，则表明设备已被ESD永久损坏。

U5 & U6：ESD钳位波形捕获

U5和U6配置有SMB连接器（J7和J8），可在ESD冲击时使用示波器捕获钳位波形。但在操作时需格外小心，以免损坏示波器。

示波器设置

为保护示波器，需要对测量信号进行衰减。以下是两种测试U5的可能方法：

• 使用两个10X衰减器：将两个10X衰减器连接到示波器使用的通道，将50 Ω屏蔽SMB电缆连接在J7和衰减器之间，设置示波器衰减因子为100X，将示波器设置为在正ESD时触发正边缘，在负ESD时触发负边缘，幅度设置为20V，按照U3 - U7的测试方法对TP5进行接触ESD冲击。
• 使用一个10X衰减器：在R1和R2处安装150 Ω电阻，将一个10X衰减器连接到示波器，将50 Ω屏蔽SMB电缆连接在J7和衰减器之间，设置示波器衰减因子为40X，将示波器设置为在正ESD时触发正边缘，在负ESD时触发负边缘，幅度设置为20V，按照U3 - U7的测试方法对TP5进行接触ESD冲击。

建议时间轴设置为20 ns/div，电压轴设置为10V/division。同样的方法可用于U6，只需对TP8进行ESD冲击，并将50Ω屏蔽SMB电缆连接到J8。在捕获钳位波形时，施加到TP5和TP8的ESD电压水平不应超过 ± 8 kV。

四、电路板布局

TPD2E1B06DRLEVM是一块厚度为0.062英寸的4层FR - 4电路板，其中第2层和第3层为接地层。

五、原理图和物料清单

原理图

该评估模块的原理图详细展示了各个器件的连接方式。

物料清单

数量	参考标识	描述	尺寸	部件编号	制造商
7	U1 - U7	2通道ESD解决方案IC	0.063 x 0.048英寸	TPD2E1B06DPL	TI
4	J1 - 4	SMA连接器，插头	0.25 X 0.375英寸	142 - 0701 - 231	Emerson Limited
2	J5 - 6	USB Type A母连接器	0.52 X 0.55英寸	87583 - 2010BLF	FCI
2	J7 - 8	SMB插孔	0.236 X 0.236英寸	131 - 3701 - 261	Molex
1	J9	标准香蕉插孔，未绝缘	0.312”直径	575 - 4	Keystone

六、注意事项

适用范围

此评估模块仅用于实验室/开发环境的初步可行性评估，并非成品电气设备，不适合普通消费者使用。

责任与风险

用户需自行承担设备使用的全部责任和风险，确保产品符合相关法律法规和安全标准，妥善处理和回收电子组件及包装材料。

操作规范

应在TI推荐的规格和环境条件下操作EVM，避免超出规定的额定值，以免造成财产损失、人身伤害或设备损坏。

安全关键应用

如果计划将组件用于安全关键应用（如生命支持设备），必须提前通知TI并签订单独的保证和赔偿协议。

总之，TPD2E1B06DRLEVM评估模块为电子工程师提供了一个全面评估TPD2E1B06DRL设备性能的平台。在使用过程中，工程师们需严格按照操作规范进行测试，以确保测试结果的准确性和可靠性。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。