分析TVS管在应用案例中真正的威力

Posted 2021-01-24 lishenxin

 

　　TVS管用于热插拔电路保护

　　在热插拔应用中，TVS管主要用作需要被中断的差模电流的接地分流路径。热插拔系统常被用在分布式电源系统中提供可靠的系统保护和电气管理，典型**器系统的线卡接口和热插拔电路原理图如图1所示。

　　从本质上讲，当检测到故障和电流中断期间的电流转换率可能达到100A/μs或以上时，图5中的通路MOS管Q1将迅速被热插拔控制器关闭。不过，输入功率路径的电源轨总线结构难免出现寄生电感（与电源母线的长度和固有环路面积有关）。储存在该电感的能量将转移到电路中的其他元件，以致产生过压动态行为。为了防止下游元件被损坏，在分流保护配置中从VIN至GND处连接了响应速度快的单向TVS管（瞬态电压抑制）硅二极管，如图1所示。

       

　　应用于热插拔电路中的TVS管选择可按照以下步骤进行：

　　1、用切断电压VR选择单向TVS管，该电压等于或大于直流或连续峰值工作母线电压水平。14V或15VTVS管适合低阻抗12VDC±10％的**器系统输入总线。建议阅读：TVS管参数符号注解！

        

　　2、根据热插拔控制器断路器阈值电压、响应时间和所选分流电阻器来确定峰值脉冲电流水平IP。

       

　　3、利用公式TVS管的典型应用及实例分析（式中，VC：钳位电压；IP：峰值脉冲电流；VC(max)：最大钳位电压；VBR：击穿电压；IPP：采用10/1000ms波形的VC(max)条件下的最大峰值脉冲电流。）由第2步和相关数据表参数给定的IP水平来计算电路钳位电压VC。VC是否足够低？如果不是，另一种方法是使用一个较大的TVS管，以获得较陡峭的下降。请注意，VC的电压温度系数与VBR类似（例如在75℃的工作环境条件下，0.1%/℃意味着该系数增加了5％）。

       

　　4、计算出VC和IP的乘积，以获得由TVS管维持的实际峰值功率水平。

      

　　5、利用公式TVS管的典型应用及实例分析和已知的输入寄生电感来确定三角脉冲波形的脉冲持续时间td（即衰减到零的时间）。

       

　　6、使用类似图2（a）曲线的第5步脉冲持续时间降额PPP。如前所述，三角脉冲电流波形可以实现比双指数参考波形曲线高33％的脉冲功率。

        

　　7、使用类似图2（b）曲线的环境温度降额PPP。同时应该考虑相邻元件的相互热效应。

　　8、第7步的净降额PPP是否实现了由第4步计算的实际TVS管峰值功率的足够设计余量（至少50％）？如果没有，选择一个较大的TVS管并重复1-8步骤。