應(yīng)對(duì)電路保護(hù)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，WAYON維安幫您選擇更合適的電路保護(hù)產(chǎn)品，方案設(shè)計(jì)代理商KOYUELEC光與電子

5G、新能源汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)，一端連接著不斷升級(jí)的消費(fèi)市場(chǎng)，另一端連接著飛速發(fā)展的科技創(chuàng)新。值得注意的是，各個(gè)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)都與半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，每當(dāng)終端設(shè)備有新的技術(shù)突破，就需要與之匹配的半導(dǎo)體器件。與此同時(shí)，所有行業(yè)的制造商都在不斷推動(dòng)產(chǎn)品性能提升，試圖在創(chuàng)新與成熟可靠的解決方案之間達(dá)成平衡。以電子保護(hù)子系統(tǒng)為例，這些系統(tǒng)保護(hù)敏感且成本高昂的下游電子器件（ASIC、微處理器等），受其特性限制，設(shè)計(jì)人員面臨著平衡設(shè)計(jì)復(fù)雜性、可靠性和成本這一困難任務(wù)。

許多傳統(tǒng)的保護(hù)解決方案通常低效、體積龐大且需要維護(hù)。為了解決這些不足，幫助設(shè)計(jì)人員縮小選擇范圍，選擇更適合的方案，本文分享了一些關(guān)于保護(hù)元器件的典型應(yīng)用案例，旨在展示保護(hù)產(chǎn)品的特點(diǎn)和建議應(yīng)用的特性。

#典型應(yīng)用方案一

手機(jī)Vcharge端口EOS防護(hù)

受測(cè)設(shè)備：手機(jī)；

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：IEC61000-4-5，1.2/50-8/20us，2Ω，EOS 350V, DC 24V；

客戶(hù)端現(xiàn)象：使用單顆12V TVS作為端口浪涌防護(hù)器件，浪涌測(cè)試后，系統(tǒng)開(kāi)機(jī)Fail；

原因分析：失效分析結(jié)果顯示TVS器件和后級(jí)IC均有損壞點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)失效，器件表面塑封體熔融，器件內(nèi)部芯片呈現(xiàn)較大區(qū)域燒毀點(diǎn)，確定為長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電壓導(dǎo)致失效；

解決方法：更換24V TVS器件作為端口浪涌防護(hù)器件，并搭載型號(hào)為WP3116的OVP器件，浪涌測(cè)試等級(jí)可至350V浪涌等級(jí)測(cè)試，同時(shí)滿(mǎn)足DC 24V直流耐壓測(cè)試；

整改后優(yōu)勢(shì)：更換浪涌防護(hù)等級(jí)更高的24V TVS器件進(jìn)行浪涌防護(hù)，同時(shí)殘余能量被后級(jí)OVP吸收。測(cè)試直流耐壓時(shí)，TVS不動(dòng)作，OVP進(jìn)行過(guò)壓關(guān)斷，從而起到更好保護(hù)。

左圖：?jiǎn)晤wTVS方案 ；右圖：TVS+OVP方案

針對(duì)手機(jī)Vcharge/Vbat端口推薦

TVS+OVP保護(hù)方案如下：

維安主推保護(hù)器件列表

#典型應(yīng)用方案二

安防DC12V端口浪涌防護(hù)

受測(cè)設(shè)備：安防IPC攝像機(jī)；

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：IEC61000-4-5，1.2/50-8/20us，2Ω，surge 2KV；

市場(chǎng)端情況：市場(chǎng)返修率不斷增加；

原因分析：返修品失效分析結(jié)果顯示保護(hù)器件和后級(jí)DC-DC均有不同程度的損壞。確認(rèn)為客戶(hù)端測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)提升，浪涌測(cè)試從1KV提升至2KV；DC-DC切換為直流耐壓較弱產(chǎn)品導(dǎo)致。

解決方法：安防產(chǎn)品多為集中供電，雷電感應(yīng)能量大，低壓器件更易擊穿，且雷電能量大，對(duì)器件通流能力要求更高，更換為負(fù)阻工藝SMB封裝器件；

整改后方案優(yōu)勢(shì)：晶圓N阱推深，獲得更優(yōu)的鉗位能力，SMB封裝承載更大晶圓，極大提高抗浪涌能力，提升整個(gè)系統(tǒng)的防護(hù)能力。

1.2/50us-8/20us 2Ω 2KV

浪涌后系統(tǒng)正常

針對(duì)安防IPC DC12V端口浪涌保護(hù)方案如下：

維安主推保護(hù)器件列表

#典型應(yīng)用方案三

高速信號(hào)線HDMI端口ESD防護(hù)

受測(cè)設(shè)備：安防NVR；

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：IEC61000-4-2 contact 8KV,air 15KV ；

市場(chǎng)端情況：終端產(chǎn)品在使用過(guò)程中，出現(xiàn)信號(hào)中斷；

原因分析：失效分析結(jié)果顯示TVS及后端IC均有擊穿現(xiàn)象。超清晰傳輸要求使得IC系統(tǒng)集成度高，常規(guī)工藝產(chǎn)產(chǎn)品參數(shù)規(guī)格無(wú)法滿(mǎn)足高速信號(hào)接口的保護(hù)需求；

解決辦法：更換SCR結(jié)構(gòu)的保護(hù)器件作為端口防護(hù)。Anode接信號(hào)端口，Cathode連接GND；當(dāng)Anode遭受ESD/EOS沖擊時(shí)，NW/PW結(jié)被擊穿，晶體管NPN和PNP同時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)入放大狀態(tài)，形成正反饋，進(jìn)入閂鎖狀態(tài)，器件呈現(xiàn)大驟回特性，將電壓鉗位到極低水平，有效保護(hù)后級(jí)IC；

整改后方案優(yōu)勢(shì)：SCR結(jié)構(gòu)器件具有超低鉗位電壓，通流能力強(qiáng)，超低電容，抗ESD能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能有效提升系統(tǒng)性能，陣列產(chǎn)品還能有效減小PCB占板面積。

保護(hù)器件位置

整機(jī)測(cè)試系統(tǒng)正常

針對(duì)HDMI端口ESD保護(hù)方案如下：

SCR I-V曲線

維安主推保護(hù)器件列表

注：維安是國(guó)內(nèi)少數(shù)能夠自主研發(fā)設(shè)計(jì)SCR工藝的保護(hù)器件廠商，目前SCR工藝產(chǎn)品已非常成熟，已開(kāi)發(fā)出單路、多路等各類(lèi)封裝的器件并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，能更快的響應(yīng)客戶(hù)。

#典型應(yīng)用方案四

汽車(chē)拋負(fù)載車(chē)燈拋負(fù)載防護(hù)

受測(cè)設(shè)備：車(chē)載日行燈項(xiàng)目主板；

測(cè)試端口：DC 24V電源口；

測(cè)試等級(jí)：ISO16750-2 P5a 24V系統(tǒng)；US=202V；T=60S；Td=350ms；Ri=2Ω；10次；

客戶(hù)端現(xiàn)象：使用SM8S36A 6600W PTVS保護(hù)器件，為解決系統(tǒng)EMI，將電感置于保護(hù)器件之前。測(cè)試拋負(fù)載5A時(shí)，電感冒煙同時(shí)TVS擊穿，系統(tǒng)供電中斷；

原因分析：失效分析結(jié)果顯示電感損壞，PTVS保護(hù)器件擊穿。確認(rèn)因電感功率不夠，拋負(fù)載電流瞬間擊穿電感；

解決方法：將SM8S36A更換為更大功率的SM8T36A保護(hù)器件，同時(shí)將電感置于保護(hù)器件之后，增加散熱板，測(cè)試通過(guò)16750 5A系統(tǒng)拋負(fù)載最高等級(jí)。

主板裸板上電測(cè)試

主板加上散熱板上電測(cè)試

針對(duì)車(chē)載各類(lèi)端口保護(hù)方案如下：

為應(yīng)用選擇正確的器件

和所有的產(chǎn)品選型一樣，在查找正確的器件前，需要了解系統(tǒng)要求，這點(diǎn)非常重要。工程師在選型時(shí)如何才能選擇最佳的智能保護(hù)元器件呢？

1.知道想要防止的損害是什么；

2.決定當(dāng)故障情況出現(xiàn)時(shí)你想要什么結(jié)果；

3.對(duì)于“正常”和“異常”的運(yùn)行狀況作出合理設(shè)想；

4.清楚任何保護(hù)是不可能做到100％的；

5.設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)就要規(guī)劃電路保護(hù)方案；

維安選型手冊(cè)已顯示許多可能的應(yīng)用，如需了解更詳細(xì)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，可在網(wǎng)站內(nèi)查看保護(hù)元器件參數(shù)表，確定元器件的尺寸時(shí)，選擇工作電壓范圍，選擇通道數(shù)量，篩選功能，縮小可行選項(xiàng)的范圍。

審核編輯黃昊宇