TPD1E0B04评估模块使用指南

在电子设备设计中，静电放电（ESD）保护是至关重要的环节。德州仪器（Texas Instruments）的TPD1E0B04评估模块（EVM）为工程师提供了一个有效的工具，用于评估TPD1E0B04器件的性能。下面将详细介绍该评估模块的相关内容。

文件下载：TPD1E0B04EVM.pdf

一、模块简介

TPD1E0B04是一款用于HDMI 2.0和USB 3.1 Gen II超高速数据线保护的单向瞬态电压抑制（TVS）ESD保护二极管，它能够承受IEC 61000 - 4 - 2国际标准（4级）规定的最大ESD冲击。评估模块包含六个TPD1E0B04器件，其中五个（D1 - D5）配置了测试点，用于对保护引脚进行ESD冲击测试；一个（D6）配置了2个SMA（J1和J2）连接器，用于通过矢量网络分析仪进行2端口分析，也可在ESD测试期间使用示波器捕获钳位波形。

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

该测试方法是让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IEC 61000 - 4 - 2标准的ESD波形，其输出范围可根据表1和表2进行调整。IEC 61000 - 4 - 2有4类保护等级，应力测试需逐步增加到4级，直到设备出现故障。若设备在8 kV时未出现故障，可继续以2 kV的增量进行测试，直至故障出现。

三、模块设置

IEC 61000 - 4 - 2 ESD等级测试

TPD1E0B04（D1 - D5）可用于破坏性ESD通过或失败冲击测试，适用于IEC 61000 - 4 - 2的空气和接触放电测试。测试时，使用香蕉连接器J3将EVM接地，通过ESD模拟器在测试点TP1 - TP5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，区别在于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。测试结果评估可通过在ESD测试前后将EVM上的被测设备连接到曲线跟踪仪来进行。若ESD保护二极管的IV曲线偏移±0.1 V，或泄漏电流增加10倍，则表明设备已被ESD永久损坏。

散射参数测试

TPD1E0B04（D6）配置了2个SMA（J1和J2）连接器，可通过矢量网络分析仪进行2端口分析。将端口1连接到J1，端口2连接到J2，可得到2端口分析中的相关参数，如(S{11})（回波损耗）和(S{21})（插入损耗）。

±8 kV ESD钳位波形捕获

TPD1E0B04（D6）的两个SMA连接器（J1和J2）可用于在ESD冲击期间使用示波器捕获钳位波形。为避免损坏示波器，需采取适当的操作步骤。推荐的测量设备包括：一台2 GHz带宽（最小1 GHz）的示波器、两个10X 50 - Ω衰减器和一根50 - Ω屏蔽SMA电缆。以测试D3为例，具体操作步骤如下：

1. 使用香蕉连接器J3将EVM接地。
2. 将两个10X衰减器串联到示波器使用的通道上。
3. 将50 - Ω屏蔽SMA电缆连接在J2和衰减器之间。
4. 将示波器的衰减系数设置为100X。
5. 将示波器设置为在正ESD冲击时触发正边缘，在负ESD冲击时触发负边缘，触发电压幅度设置为20 V。
6. 按照前面的测试方法，对J1.Pin1进行接触ESD冲击。推荐时间轴设置为20 ns/div，电压轴设置为10 V/division。在捕获钳位波形时，施加到J1.Pin1的ESD电压不得超过±8 kV。

四、模块布局与原理图

板布局

TPD1E0B04EVM是一块厚度为0.062英寸的4层FR408HR板，其中第2、3、4层为接地层。

原理图

模块的原理图展示了各个器件的连接方式，为工程师提供了清晰的电路结构参考。

五、物料清单

Count	RefDes	Description	Package Reference	Part Number	MFR
6	D1, D2, D3, D4, D5, D6	1 - Channel ESD Protection Device for Super - Speed (up to 6 Gbps) Interface, DPL0002A	DPL0002A	TPD1E0B04DPL	Texas Instruments
2	J1, J2	Connector, TH, End launch SMA 50 Ω	Connector, TH, End launch SMA	142 - 0761 - 881	Johnson
1	J3	Standard Banana Jack, Insulated, Black	6092	6092	Keystone

在使用TPD1E0B04评估模块进行设计和测试时，工程师们需要严格按照上述步骤和要求进行操作，以确保测试结果的准确性和设备的可靠性。大家在实际应用中是否遇到过类似模块使用的问题呢？欢迎在评论区分享交流。