TPD1E10B09-Q1评估模块使用指南

在电子设备的设计中，静电放电（ESD）保护是一个至关重要的环节。今天，我们要深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的TPD1E10B09-Q1评估模块（EVM），它能够帮助设计师评估TPD1E10B09-Q1器件的运行和性能。

文件下载：TPD1E10B09-Q1EVM.pdf

一、模块概述

TPD1E10B09-Q1是一款汽车级双向10 pF TVS ESD保护二极管，能够在IEC 61000 - 4 - 2国际标准规定的最高级别（4级）下消散ESD冲击。评估模块中包含六个TPD1E10B09-Q1，其中五个（D1 - D5）配置了测试点，用于对保护引脚施加ESD冲击；另一个（D6）则配置了两个SMA连接器（J1和J2），可用于通过矢量网络分析仪进行2端口分析，也能在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，将ESD模拟器的电极与被测设备（DUT）保持接触。

空气放电

在此测试方法中，ESD模拟器的带电电极靠近DUT，产生的火花触发放电。

ESD模拟器

该设备输出符合IEC 61000 - 4 - 2标准的ESD波形，其范围可在表1和表2中进行调整。IEC 61000 - 4 - 2有4个保护等级，具体信息见表1。应力测试应逐步增加到4级，直到设备出现故障。如果DUT在8 kV时未发生故障，可以以2 kV的增量继续测试，直至出现故障。

应力等级步骤	模拟器电压 [kV]	Ipeak ±15% [A]	上升时间 ±25% [nS]	30 ns时的电流 ±30% [A]	60 ns时的电流 ±30% [A]
1	2	7.5	0.8	4	2
2	4	15	0.8	8	4
3	6	22.5	0.8	12	6
4	8	30	0.8	16	8

三、模块设置

IEC 61000 - 4 - 2 ESD评级测试

TPD1E10B09 - Q1 DPY（D1 - D5）可用于破坏性静电放电（ESD）的通过或失败测试，适用于IEC 61000 - 4 - 2的空气和接触放电测试。每个IO都有一个直接连接的测试垫（TP1 - TP5），用于施加ESD。测试时，使用香蕉连接器J3将EVM接地，在TP1 - TP5任何一个测试点上使用ESD模拟器进行放电。接触放电和空气间隙放电使用相同的模拟器和相同的放电波形，只是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。测试后，将EVM上的被测设备连接到曲线跟踪仪，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

TPD1E10B09 - Q1（D6）配置了两个SMA连接器（J1和J2），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，在2端口分析中会涉及到以下术语：

• (S_{11})：回波损耗
• (S_{21})：插入损耗

±8 kV ESD钳位波形

TPD1E10B09 - Q1（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：

1. 使用香蕉连接器J3将EVM接地。
2. 将两个10X衰减器串联到使用的示波器通道上。
3. 在J2和衰减器之间连接50 - Ω屏蔽SMA电缆。
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，触发电压幅值设置为20 V。
6. 按照IEC 61000 - 4 - 2 ESD评级测试的方法，对J1.Pin1施加接触ESD。推荐的时间轴设置为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电压水平不应超过±8 kV。

四、模块布局与原理图

电路板布局

TPD1E10B09 - Q1 EVM是一块厚度为0.062英寸的4层FR408HR电路板，第2、3、4层为接地层。

原理图

原理图展示了模块的详细电路连接，方便工程师进行深入分析。

五、物料清单

数量	参考编号	描述	封装	参考	零件编号	制造商
6	D1, D2, D3, D4, D5, D6	1通道ESD保护器件，10 pF	DPY0002A	DPY0002A	TPD1E10B09QDPYRQ1	德州仪器
2	J1, J2	连接器，TH，端发射SMA	50 Ω	142 - 0761 - 881		Johnson
1	J3	标准香蕉插孔，绝缘，黑色		6092	6092	Keystone

六、使用限制与注意事项

适用范围

该评估模块仅适用于产品或软件开发人员在研发环境中对德州仪器半导体产品进行可行性评估、实验或科学分析，不得直接或间接组装到任何成品中，也不适用于消费者或家庭使用。

有限保修

德州仪器保证TI EVM在交付给用户后的90天内符合其公布的规格。但对于因疏忽、误用、不当安装或测试，以及非德州仪器进行的任何更改或修改导致的缺陷，德州仪器不承担责任。

法规通知

不同国家和地区对评估模块有不同的法规要求，例如在美国，未获得FCC批准的套件在组装后可能不能转售或销售，除非获得所有必要的FCC设备授权；在加拿大，对于包含无线电发射器和可拆卸天线的EVM有特定的规定；在日本，对于被视为“射频产品”的EVM和用于电力线通信的EVM有相应的使用注意事项。

使用限制和警告

评估模块不得用于功能安全和/或安全关键评估，用户在使用前必须阅读并遵守用户指南和其他相关文档中的警告和限制通知。操作时应在德州仪器推荐的规格和环境条件下进行，超出指定的性能评级和规格可能会导致人身伤害、财产损失或设备损坏。

总之，TPD1E10B09 - Q1评估模块为工程师提供了一个全面评估ESD保护二极管性能的平台，但在使用过程中必须严格遵守相关的规定和注意事项，以确保测试的准确性和安全性。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。