Wi-Fi 技術在我們高度互聯的社會中無處不在。自 1997 年標準化以來，Wi-Fi 協議不斷發展，帶來更快的數據速率和更高的吞吐量。
最新一代的 Wi-Fi (Wi-Fi 6/6E) 工作頻率為 2.4/5/6GHz (6E)，具有三頻連接功能，能夠分別實現 600Mbps、6.9Gbps 和 9.6Gbps 的理論數據速率（參見圖1）。雖然 Wi-Fi 6 和 6E 技術為每個空間流帶來千兆速度，但 Wi-Fi 6E 名稱支持 6GHz 無線頻譜，提供更寬的信道、連續的頻譜、更少的干擾和極低的延遲。
無線路由器
Wi-Fi 革命的核心是無線路由器。Wi-Fi 路由器用作互聯網網關。它將計算機、打印機、平板電腦、智能手機、智能電視和物聯網 (IoT) 等支持 Wi-Fi 的設備連接到互聯網。
這些路由器具有許多數據連接端口，以增強用戶體驗。Wi-Fi 6/6E 路由器通常具有多個高速有線網絡接口，包括以太網、USB 和 Wi-Fi 天線端口。還可以找到集成了 xDSL、Cable DOCSIS 或光調製解調器的路由器。此外，一些路由器提供以太網供電 (PoE) 作為電源選項，並且許多路由器使用直流電源。
由於用戶經常交互和處理這些數據端口，因此它們極易受到瞬態過壓威脅的影響，例如靜電放電 (ESD)、電纜放電 (CDE) 或浪湧事件。系統設計人員必須使用外部系統級 ESD 和浪湧保護設備保護這些路由器免受嚴酷的系統 ESD、電氣快速瞬變 (EFT) 和電氣過應力 (EOS) 威脅，以確保產品的穩健性。瞬態電壓抑制器 (TVS) 提供了保護路由器接口免受這些過壓威脅的關鍵電氣特性。
Wi-Fi 天線保護
在保護敏感的 Wi-Fi 收發器免受天線上的 ESD 衝擊並保持最佳射頻性能時，必須查看 TVS 數據表並選擇具有合適電氣特性的合適器件。關鍵考慮因素應該是 TVS 工作電壓 (Vrwm)、線性度和電容。
由於 Wi-Fi 6 天線在 2.4/5GHz 無線頻譜上運行，並且 Wi-Fi 6E 增加了對新 6GHz 頻段的支持，因此需要低電容 TVS 以最大限度地減少插入損耗和回波損耗。TVS 電容特性也應在反向電壓範圍內保持恆定，以減少諧波失真。大多數 Wi-Fi 6/6E 路由器都在低功率（室內）模式下運行，其最大功率譜密度 (PSD) 為 27dBm @160MHz 信道。因此，TVS 的工作電壓需要高於發射功率的峰值幅度，以保證 TVS 在正常工作期間工作在高阻抗狀態。
下面的圖 2 顯示了低電容、高線性度的 Semtech TVS，RClamp1851ZA，用於保護 Wi-Fi 6/6E 天線端口。
高速數據線保護
Wi-Fi 6/6E 路由器通常具有多個高速接口，例如以太網和 USB 端口。保護這些高速端口的主要挑戰是保持高速差分信號的信號完整性，同時確保收發器 IC 免受瞬態事件的影響。
為了保持高速線路的信號完整性，將 TVS 引入的容性負載降至最低至關重要。此外，快速 TVS 開啟時間和低 ESD/浪湧箝位電壓將保護下游收發器免受有害瞬態能量的影響。下面的圖 3 顯示了低電容、低箝位、高浪湧的 Semtech TVS，RClamp3361P，可保護多千兆以太網端口。
同樣，USB Type-C 端口也容易受到 ESD 和浪湧事件的影響。圖 4 顯示了推薦的用於保護 Type-C 引腳的 Semtech TVS 器件。
一些 Wi-Fi 6/6E 路由器集成了 xDSL G.Fast 調製解調器，可為 FTTx 應用提供類似光纖的速度。圖 5 顯示了 Semtech TVS 的示例，TClamp2492S 用於保護 G.Fast 線路驅動器。
電源線保護
在浪湧事件期間，電源穩定性對於防止 W-Fi 6/6E 路由器發生災難性故障至關重要。保證路由器穩健性的方法之一是為電源線添加外部保護。下表顯示了 Semtech uClampxx61P 系列設備，為 Wi-Fi 6/6E 路由器和通用 I/O 提供 VBUS 和電源線保護
另一種電源實現是以太網供電 (PoE)。一些路由器支持 PoE 作為備用電源。通常，PoE 集成在路由器的廣域網 (WAN) 端口上，標稱電源電壓為 48V。圖 7 顯示了 Semtech 的 SurgeSwitch™ TDS5801P保護 RJ45 連接器的中心抽頭。
結論
當今最新的 Wi-Fi 路由器越來越容易受到瞬態電壓尖峰的損壞。但是，通過在電路設計的早期階段進行一些預先考慮，可以在每個關鍵數據接口處使用 TVS 保護設備來保護這些系統。Semtech 是電路保護領域公認且值得信賴的領導者，為一些最具挑戰性的 ESD 和浪湧保護挑戰提供多種解決方案。請在我們的網站上閱讀有關我們解決方案的更多信息。