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固態(tài)USB開關(guān)及其它過流保護器件的浪涌測試

作者: 時間:2011-04-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


從圖4可以看出,對于相同電路,較大的輸入旁路電容可以更好地應(yīng)對硬件短路造成的寄生能量,從而提供額外。通常,帶有地層的印刷電路板(PCB)比當中的引線或?qū)嶒炇抑?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/其它">其它連接具有更小的寄生電感。在實驗室做時,降低連接線和設(shè)備的寄生電感非常困難。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/179174.htm

輸入電感限制峰值電流

圖5所示,即使存在高達1.3µH的輸入引線電感,如果使用10µF的旁路電容,仍然可以免于損壞。

圖5. 此波形顯示了輸入長引線產(chǎn)生的寄生電感較大(1.3µH)時的情況,同樣使用10µF輸入旁路電容。注意:輸入電流的上升和下降比較緩慢。當輸入電壓超過8V時,器件也會發(fā)生齊納擊穿,電流被泄漏到輸出端(可以由波形圖中的IOUT看出),但開關(guān)不會損壞。
MAX1558-MAX1558H中文資料(PDF, 692kB)
圖5. 此波形顯示了輸入長引線產(chǎn)生的寄生電感較大(1.3µH)時的情況,同樣使用10µF輸入旁路電容。注意:輸入電流的上升和下降比較緩慢。當輸入電壓超過8V時,也會發(fā)生齊納擊穿,電流被泄漏到輸出端(可以由波形圖中的IOUT看出),但不會損壞。

從圖5可以看出,較大的電感減緩了輸入電流的上升、下降速度。這一點很重要,電感較大時電流的變化速率大大降低。因為存儲在電感內(nèi)部的能量與電流平方成正比,與電感成正比關(guān)系,較高的峰值電流會存儲更多的能量。存儲在1.3µH電感的能量僅為419µJ:

125µJ + 419µJ = 544µJ

并且

½ × 10µF × V² = 544µJ

由上式求解V,得到:V = 10.43V。

雖然在這硬件短路時幸免于難,但仍推薦選用一個更大的輸入旁路電容,以限制最大電壓,使其低于數(shù)據(jù)資料中規(guī)定的極限參數(shù)。

結(jié)論

如果設(shè)計中沒有考慮存儲在寄生電感中能量,器件可能由于過壓而造成損壞。圖5所示,輸入電感可以是峰值電流的限制因素,從圖2可以看出電阻也可以限制電流。如果電流被限制在導致器件損壞的電平以下,較低的電感有助于改善電路的安全工作。如果電流沒有得到應(yīng)有的限制,能量在低電感情況下釋放可能迅速達到破壞性水平。需要特別注意避免這種情況的發(fā)生。圖2所示電路中,電流由0.1Ω電阻限制。雖然減小電感后會使電流的上升速度提高,如果采取適當?shù)南蘖鞔胧^小的電感有助于降低儲能。

大多數(shù)PCB設(shè)計在以及輸入輸出路徑下方都有一個地層,電感通常遠遠低于180nH。對于下方有地層的1/16英寸寬的PCB走線,每英寸長度大約會產(chǎn)生10nH電感。應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境,確定所需要的輸入旁路電容。從電感的測量、分析結(jié)果看,可能需要更大的旁路電容來保證系統(tǒng)的可靠性,當然,也有可能允許降低輸入旁路電容。


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