在一塊電源板中,供電為 AC24 V,需要滿足 1.2/50--8/20 μs 浪涌混合波的 6 kV 測試。產品型式實驗時分別進行了1kV、2kV、4kV、6kV 的測試,測試均能通過。但是,產品銷售一段時間后,返修率較高,調查發現,該產品主要損壞的是保護電路中的后級保護器件TVS 管。該產品的電源端口浪涌保護電路如圖所示,其中損壞的即為圖中的'TVS 管。 為了找出問題所在,進行不同的浪涌電壓測試,發現在浪涌電壓 500~550 V 測試時,出現了 TVS 損壞現象,而當渡源電壓提升到 580 V-6 KV時,反而沒有出現TVS損壞現象。原理圖中表示的防護方案能正常起到防護作用,而且器件沒有損壞。由此可見,圖所示的浪涌保護電路設計方案確實存在盲點,盲點在 580 V 以下。圖所示的二級浪涌保護電路中,由于 TVS 管的響應時間較快,當端口受到浪涌電壓沖擊時,通常 TVS 先進入反向雪崩擊穿導通狀態,當浪涌電壓較高時,TVS 管導通后,進過TVS 管的在di /dt較大,在電感兩端的壓降也比較大,所以氣體放電管兩端的電壓很快就會超過其擊穿電醫導致其導通,這樣,流到后級保護器件 TVS 管的能量就較小,TVS 承受的電流也較小,所以 TVS 管沒有損壞;
當浪涌電壓較低時,di/dt 較小,電感兩端的壓降較小,使得氣體放電管 GDT 兩端的電壓不能超過其擊穿電壓,即氣體放電管未動作,浪涌電流基本都往后級 TVS 管流,而 TVS 通流能力有限,此時就會導致 TVS 過流損壞。
我們需要選擇通流量更大的TVS,選擇BV-SMBJ58C2H,其能承受1KV,500A的混合浪涌沖擊。
浪涌保護電路的“盲點”,就是浪涌電壓高于最大持續運行電壓,但可引起一個多級防護電路不完()全動作的工作點,這可能造成防護電路中的一些元件遭受過載,導致防護失效。由于浪涌保護器件的非線性特點,浪涌測試電壓需要從低電壓逐漸提升到標準中規定的測試等級。全面測試時發現浪涌保護電路“盲點”的好方法,當浪涌測量電壓降低到前級保護電路不動作時,看后級能否承受,如果后一級保護電路可以承受,則方案不存在盲點,如果后一級保護電路不能承受,則該設計方案就存在盲點。(文章來自芯片電子之家)