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高耐壓和條件觸發(fā)對(duì)OVP意味著什么—SGM40666
文章來(lái)源:永阜康科技 更新時(shí)間:2020/2/20 12:26:00
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便攜式電子產(chǎn)品極大普及,伴隨而來(lái)的是消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品使用體驗(yàn)要求不斷提高。為此各大廠商也都不遺余力地提升產(chǎn)品品質(zhì)和品牌影響力,品牌概念越來(lái)越深入人心。品牌,意味著廠商需要提供給市場(chǎng)優(yōu)質(zhì)耐用、體驗(yàn)性能好的高性價(jià)比產(chǎn)品;口碑,也意味著對(duì)市場(chǎng)返修率的苛刻要求。在返修案例中與充電接口直連的器件損壞占據(jù)了相當(dāng)高的比例,矛頭直指“浪涌”。因此具有浪涌抑制能力的過(guò)壓保護(hù)器相繼問(wèn)世并被大量使用,浪涌吸收規(guī)格從80V標(biāo)準(zhǔn)脈沖逐步上升提高到了200V標(biāo)準(zhǔn)脈沖;配合瞬變抑制二極管實(shí)現(xiàn)了300V甚至400V浪涌抑制。

“標(biāo)配”過(guò)壓保護(hù)器件后,充電接口器件損壞比例明確得到了改善。然而,使用場(chǎng)景中不可能在低壓電源線對(duì)之間產(chǎn)生200V浪涌,但20V以上的空載電壓倒是比較常見。到底是電壓浪涌、還是高空載電壓導(dǎo)致了損壞呢?為什么損壞案例中往往過(guò)壓保護(hù)器和瞬變抑制二極管同時(shí)損壞?SGM40666系列過(guò)壓保護(hù)器,以40V高耐壓(限流50mA時(shí),40V可持續(xù)10s以上)和有條件放電觸發(fā)為最大特點(diǎn),會(huì)提供更有效、合理的保護(hù)嗎?



關(guān)于SGM40666系列產(chǎn)品

SGM40666系列(SGM40663 ~ SGM40668)設(shè)計(jì)用于便攜式電子產(chǎn)品充電接口,保護(hù)后端低耐壓充電IC或其它連接的電路元件。該器件集成了導(dǎo)通電阻僅29mΩ的通道開關(guān)和瞬變抑制泄放開關(guān),浪涌泄放能力達(dá)+110V / -400V。過(guò)壓保護(hù)閾值可選,或利用外圍電阻設(shè)置。

其內(nèi)部電路偵測(cè)輸入電壓值和變化速度,發(fā)現(xiàn)疑似浪涌的電壓變化時(shí)迅速啟動(dòng)泄放、阻止高壓浪涌擊穿損傷被保護(hù)的后續(xù)電路。如果只是出現(xiàn)了電壓過(guò)高,它只斷開輸入與輸出的連接開關(guān)、阻止高壓傳遞到后續(xù)電路。輸入電壓繼續(xù)升高觸發(fā)鉗位、對(duì)輸入放電,拉低空載電壓避免擊穿。


特性

  • 2.5V ~ 28V 連續(xù)工作電壓

  • 40V或50mA 輸入鉗位(10s)

  • 29mΩ導(dǎo)通阻抗(典型值)

  • 預(yù)置過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)(其他電壓點(diǎn)將陸續(xù)開放)

           6.82V(SGM40666)

           6.35V(SGM40667)

  • 4V ~ 22V過(guò)壓保護(hù)閾值調(diào)節(jié)范圍

  • +110V / -400V浪涌抑制能力

  • 50ns過(guò)壓保護(hù)關(guān)斷響應(yīng)

  • 15ms啟動(dòng)防反跳時(shí)間

  • 可受控開關(guān)

  • 支持OTG模式反向輸出

  • 有電源正常標(biāo)志輸出

  • 內(nèi)置軟啟動(dòng)/欠壓保護(hù)/短路保護(hù)/過(guò)熱斷路保護(hù)

  • -40℃ ~ +85℃工作溫度范圍

  • 綠色WLCSP-12B 封裝

WLCSP-1.17×1.63-12B


典型應(yīng)用電路



國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通用浪涌測(cè)試波形

  1. 開路電壓波形(1.2μs / 50μs)


  2. 短路電流波形(8μs / 20μs)



錯(cuò)接、電網(wǎng)零線開路和缺相是導(dǎo)致高空載電壓原因

只有利用專用設(shè)備并且利用專門的隔離單元才能在低壓直流電源的輸出對(duì)線之間制造較高的差分浪涌。從電視、機(jī)頂盒到手機(jī)的市場(chǎng)實(shí)踐記錄到的空載電壓異常失供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范明確相關(guān);手機(jī)、手環(huán)和手表一類小裝置記錄到錯(cuò)接不同電壓源導(dǎo)致的損傷。



如上圖所示,在沒(méi)有零線補(bǔ)償變壓器的配電系統(tǒng)中重載相拉偏零線,導(dǎo)致輕載相電壓升高;更嚴(yán)重的情況發(fā)生在戶端零線與配電變壓器零線開路或者戶端零線接地不良時(shí),不同相上的電器負(fù)載通過(guò)本地零線串聯(lián)在兩個(gè)相之間,較輕負(fù)載的電器工作在較高分壓上。這時(shí):

  • Y電容耦合電壓升高,負(fù)載可見Y電容耦合來(lái)的交流電負(fù)半波;

  • Y電容淺擊穿導(dǎo)致耦合電壓升高;

  • 電源適配器中的變壓器飽和出現(xiàn)高毛刺電壓,干擾PSR(一次側(cè)穩(wěn)壓控制)型穩(wěn)壓電源的輸出電壓偵測(cè)機(jī)制,導(dǎo)致二次側(cè)出現(xiàn)異常空載高壓。


過(guò)壓保護(hù)和瞬變抑制二極管的適用場(chǎng)景

過(guò)壓保護(hù)指電壓過(guò)高時(shí)利用通道開關(guān)斷開接入路徑、阻斷高壓接入。

瞬變抑制指出現(xiàn)浪涌性質(zhì)的短暫高壓大電流時(shí)進(jìn)行泄放吸收,包括穩(wěn)壓二極管和可控硅開關(guān)兩個(gè)泄放模式。在穩(wěn)壓管模式,當(dāng)電壓升高到一定值(擊穿電壓)開始出現(xiàn)導(dǎo)通放電;一般規(guī)定在額定放電電流下電壓上升到一定限值(殘余電壓)。在可控硅模式,電壓上升到一定值(觸發(fā)電壓)迅速接通放電,電壓降低到一定值(恢復(fù)電壓)時(shí)斷開放電通道。可控硅模式的瞬變抑制器沒(méi)有高出觸發(fā)電壓很多的殘留電壓,但二極管結(jié)構(gòu)的抑制器恢復(fù)電壓太低以至于在對(duì)電源保護(hù)的場(chǎng)合無(wú)法恢復(fù)斷開而被燒毀。因此配合電源使用的瞬變抑制二極管均為穩(wěn)壓管模式。

過(guò)壓保護(hù)電路內(nèi)置的浪涌吸收均為可控硅模式,但其控制電路可以把恢復(fù)電壓設(shè)計(jì)為高于其工作電壓。

無(wú)論是過(guò)壓保護(hù)電路的內(nèi)置浪涌吸收電路還是穩(wěn)壓管型瞬變抑制二極管,在施加超過(guò)其恢復(fù)電壓或擊穿電壓的穩(wěn)定電壓時(shí)都會(huì)因持續(xù)承受較高電壓和流過(guò)大電流而被燒毀。

SGM40666系列采用了全新的保護(hù)設(shè)計(jì),它只在出現(xiàn)疑似浪涌時(shí)以可控硅模式放電;不符合條件的輸入過(guò)壓以穩(wěn)壓管模式放電。其穩(wěn)壓電壓高于其最高工作電壓,并且在穩(wěn)壓模式下可以承受40V或50mA的短時(shí)間輸入過(guò)載。


采用高功率瞬變抑制和高吸收電壓OVP后返修率降低

采用更高電壓浪涌吸收,例如從80V逐步提高到200V、400V的器件后,明確統(tǒng)計(jì)到相關(guān)返修數(shù)量下降。這并不能說(shuō)明浪涌是造成失效的機(jī)制,反而一定程度上佐證了空載高壓的存在。高功率、高吸收電壓器件的有效體積更大、能承受的持續(xù)功率大,在空載高壓下的生存可能也會(huì)更大。空載高壓不同于電源的穩(wěn)壓輸出,可利用放電鉗位。


返修機(jī)瞬變抑制二極管損傷觀察與持續(xù)過(guò)功率致?lián)p一致

引用瞬變抑制二極管的失效報(bào)告的對(duì)比圖像,可見其表現(xiàn)與持續(xù)燒灼過(guò)功率表現(xiàn)一致、與瞬時(shí)高功率導(dǎo)致的崩濺式樣不一致。

返修品顯微照片

持續(xù)燒灼對(duì)比顯微照片

高瞬時(shí)功率損傷崩濺式樣


40V空載過(guò)壓耐受SGM40666系列OVP產(chǎn)品

SGM40666系列產(chǎn)品的40V空載電壓耐受能力領(lǐng)先業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品30V左右的規(guī)格,可以耐受常見24V以下直流電源的誤接。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中不使用TVS,或者使用較小的TVS,相比采用尺寸較大的高壓浪涌方案,實(shí)施成本有明顯的優(yōu)勢(shì)。
 
 
 
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