TVS管的浪涌防護(hù)整改案例

客戶產(chǎn)品為智能環(huán)境監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，設(shè)備包含直流12V輸入、GPS模塊、GSM/GPRS模塊、485通信模塊及幾路監(jiān)測(cè)傳感器輸入接口等等，電源、GPS天線端口現(xiàn)要滿足IEC 61000-4-5 IV級(jí)(差共?！?KV) 的浪涌測(cè)試要求，未整改前測(cè)試會(huì)出現(xiàn)損壞產(chǎn)品的狀況，產(chǎn)品實(shí)物圖如下。

產(chǎn)品實(shí)物圖

案例整改過(guò)程：

在客戶板什么都不改動(dòng)的情況下，按照IEC61000-4-5的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行浪涌測(cè)試，在差模1KV的時(shí)候出現(xiàn)電源短路情況，經(jīng)過(guò)原理分析及實(shí)測(cè)產(chǎn)品，確定為保護(hù)之后殘壓過(guò)高導(dǎo)致后端電源芯片損壞，原理如圖所示：

案例整改過(guò)程

通過(guò)與客戶溝通確認(rèn)電源芯片耐壓為18V，超過(guò)芯片就有損壞的風(fēng)險(xiǎn)，故更換TVS管型號(hào)為5.0SMDJ15CA，在防反二極管后端并個(gè)幾十uF的電解電容及二極管，經(jīng)過(guò)上述整改，電源通過(guò)差共?！?KV雷擊浪涌測(cè)試，原理如圖所示：

案例整改過(guò)程

GPS天線端口在測(cè)試共模1KV時(shí)，GPS模塊損壞，示波器分析殘壓及實(shí)驗(yàn)后，建議客戶將有源天線改為無(wú)源天線方案，中間用電容隔離，原理如圖所示(僅供觀看);

原理圖

經(jīng)過(guò)如上全部整改，產(chǎn)品通過(guò)測(cè)試，滿足IEC 61000-4-5 IV級(jí)(差共?！?KV) 的浪涌測(cè)試要求;

案例分析總結(jié)：

電源輸入端口的TVS管型號(hào)選擇要根據(jù)產(chǎn)品的允許最大工作電壓及電源芯片的耐壓值，原則上遵循Vrwm(反向截止電壓)≥UImax(最大允許工作電壓)，Vc(鉗位電壓)≤UPmax(芯片耐壓);

市場(chǎng)上大部分芯片耐受負(fù)壓的能力要比正壓差很多，建議客戶在方案設(shè)計(jì)的時(shí)候盡量用單向的TVS管;

在布板設(shè)計(jì)時(shí)還要注意PCB上的靜電、浪涌電流回路的走線線徑、周邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，需多方面去考慮，才能更好的找到問(wèn)題點(diǎn)所在。

審核編輯：湯梓紅