收到客户的坏机后,我们立时对产品进行拆解,很快就定位到了涌现问题的器件位置,出问题的位置为TVS管D1,利用万用表丈量,D1两端已经短路,并且烧毁着火的痕迹。
由于是TVS烧毁,我们第一韶光疑惑我们的tvs选择功率太小,导致流利能力太小。
根据原厂的先容,TVS产品的额定瞬态功率应大于电路中可能涌现的最大瞬态浪涌功率,理论上,TVS的功率越大越好,能够承受更多的冲击能量和次数,但是功率越高,TVS的封装越大,价钱也越高,以是,TVS的功率知足哀求即可。对付不同功率等级的TVS,相同电压规格的TVS其V C值是一样的,只是I PP不同。故Pppm与Ippm成正比,Ippm越大,Pppm也越大。
对付某一电路,有对应的测试哀求,设实际电路中的最大测试电流为 Iactual,则Iactual可估算为:
Iactual=Uactual/Ri;---------个中Uactual为测试电压,Ri为测试内阻。
TVS要通过测试,故实际电路中哀求10/1000μs波形下TVS的最小功率P actual为:
-----------个中di/dt为波形转换系数,如实际测试波形为其他波形,如 8/20μs波形,di/dt取,如测试波形为 10/1000μs,取,实际选型中,TVS应留有一定的裕量,TVS的功率PPMP选择应遵照Pppm>Pactual。
我们电路的正常事情电压VCC是24V,最高事情电压Vmax是26V,后级电路可承受的最高瞬态电压为50V,实验的测试波形为 8/20μs波形,测试电压500V,测试电源内阻及PPTC的静态电阻合计为2Ω。因此功率估算为:
Pact=Vc
=50(500/3)1/2=4166W
我们实际选用的TVS型号为5.0SMDJ26A,这个功率是5000W,理论上功率选型是没有问题的。
于是再次咨询我们的原厂技能部门,得知TVS的失落效模式一样平常有三种;
1:当脉冲能量大于TVS所能承受能量时会引起TVS器件过电应力损伤,特殊是当瞬态能量远远超出TVS所能承受的数倍时会直接导致TVS过电应力烧毁。失落效模式为短路。
2:当电路中通过的电流太大,可能会造成TVS炸裂,失落效模式为开路。这种情形常日为设计时考虑不全面,TVS通流量过小造成的。
3:电性能退化 当TVS经由成千上万次的标准脉冲冲击后失落效,失落效模式为短路。这种模式因永劫光事情结温持续增大导致(器件内部构造变革、散热能力低落)过热烧毁。
结合我们的实际运用处景,我们紧张疑惑是第三种失落效模式,便是TVS承受太多次的脉冲冲击,为了证明我们的猜想,我们在EMC实验室进行复现,利用连续的8-20us的脉冲测试,果真在经理100个旁边的循环之后,TVS表现失落效,动怒燃烧。
办理方案已经得知TVS是由于多次的脉冲冲击导致的失落效,在EMC工程师的建议下,我们将
TVS的位置移动一下,由于TVS紧张是保护后级的芯片,因此可以将TVS今后移动,经由了共模电感和高压电容,可以将大部分的尖峰脉冲滤除,经由EMC实验室的测试,TVS大约可以抗400次旁边的脉冲冲击,虽然终极的结果还是TVS动怒破坏,但是比原来的方案多了300次的冲击,相称于寿命提高了3倍。后续在一年的市场问题反馈中,也只有极个别的TVS破坏的报告。
总结TVS用在电源端口的防护中,如果功率不敷或者放的位置不对,很随意马虎失落效,失落效的模式紧张是短路,还可能伴随动怒。TVS最紧张的浸染是保护后级薄弱的芯片,但是TVS本身也比较薄弱,因此可以利用前级的高压电容、共模电感等接管一部分脉冲,减少TVS的冲击,延长TVS的寿命。