【導(dǎo)讀】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
● 環(huán)保合規(guī)GREENTM WLCSP-12B封裝
WLCSP-1.17×1.63-12B
典型應(yīng)用電路
國(guó)標(biāo)/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?？蛰d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。
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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