如何安裝MAX44211輸出保護

內(nèi)部ESD箝位結(jié)構(gòu)用于保護MAX44211免受ESD和其他亞微秒級事件的影響。當應(yīng)用存在這些事件可能頻繁發(fā)生且持續(xù)時間相對較長的危險時，建議使用外部保護電路。本應(yīng)用筆記介紹如何在MAX44211上增加保護電路。

如何安裝MAX44211輸出保護

當負載斷開和連接時，從電源線發(fā)出不必要的瞬變回到線路驅(qū)動器的輸出和耦合電路產(chǎn)生的反電動勢，反之亦然，會產(chǎn)生不希望的過壓情況。如果斷開時有大量電流流過，則當線路驅(qū)動器輸出從高阻抗狀態(tài)切換到低阻抗狀態(tài)時，也會產(chǎn)生反電動勢。MAX44211電力線通信驅(qū)動器通常面向電源線放置，中間有隔離級。在這種過應(yīng)力條件下，需要外部保護來保護MAX44211和下游電路。

MAX44211內(nèi)部采用ESD箝位結(jié)構(gòu)（見圖1），以保護器件免受ESD或亞微秒級事件的影響。當應(yīng)用存在這些事件可能頻繁發(fā)生且持續(xù)時間相對較長的危險時，建議使用外部保護電路。未能提供輸出保護會導致輸出（OUT+/ OUT-）過大，并最終損壞器件。

本應(yīng)用筆記提供了有關(guān)如何在輸出端添加外部保護電路的見解和信息 MAX44211。使用V的電路AVDD本應(yīng)用筆記使用= 15V。

圖1顯示了內(nèi)部ESD箝位保護結(jié)構(gòu)。

圖1.內(nèi)部ESD箝位保護結(jié)構(gòu)。

輸出端的絕對最大額定值

輸出+，輸出到接地：V接地- 0.3V 至 （VAVDD+ 0.3V）

內(nèi)部ESD保護二極管是P-N結(jié)二極管。為了防止在整個工作溫度范圍內(nèi)正常導通，這些二極管的正向偏置不應(yīng)超過300mV。在此水平上，內(nèi)部P-N二極管兩端的泄漏仍然可以忽略不計。在室溫和約0.6V至0.7V時，二極管兩端的正向電流增加。最終，增加二極管上的電壓限制會成倍增加其正向電流，最終損壞器件。

MAX44211的ESD保護設(shè)計用于承受約±2.5kV脈沖，持續(xù)150ns，根據(jù) JEDEC JESD22-A114 標準。在任何情況下，試圖將輸出暴露在高于絕對值的更高電壓下 超過150ns的最大額定值被視為違反ABS MAX。輸出保護結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2.輸出保護結(jié)構(gòu)。

浪涌測試和準直流測試

進行了兩個測試，即浪涌測試和準直流，以了解內(nèi)部輸出箝位的特性 二極管。與準直流測試相比，浪涌測試迫使過電壓條件的時間更短，因此浪涌測試的浪涌 預計測試將承載更多電流通過二極管。測試在+25°C和+85°C下進行。

浪涌測試

對于浪涌測試，根據(jù)61000-4-5 IEC標準通過施加浪涌脈沖來測試獨立二極管。這 脈沖呈三角形（tR~1.5μs），持續(xù)時間為~100μs。圖3顯示了浪涌測試特性。

圖3.測試浪涌特性。

準直流測試

對于準直流測試，使用吉時利 2410 源表應(yīng)用準直流測試來測試獨立二極管。 該脈沖呈梯形（tR~10μs），持續(xù)時間~350μs。

圖4.準直流測試信號。

圖5.內(nèi)部保護鉗準直流特性。

浪涌和準直流測試的觀察結(jié)果

內(nèi)部箝位二極管D一個在+25°C時在0.78V和在+85°C時分別在0.7V時承載1mA電流（在開啟膝蓋區(qū)域）。

內(nèi)部箝位二極管DB+25°C時在0.7V時和+85°C時0.55V時可承載1mA電流（在開啟膝蓋區(qū)域）。

D 的行為一個（陽極信號到陰極交流接地）和DB（陽極交流接地的陰極信號）由于微小的內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異而不對稱。

箝位二極管DB（到陽極交流接地的陰極信號）可以相對比D消耗更多的電流一個.

內(nèi)部二極管的箝位行為將在較低的溫度（如-20°C或-40°C）下處于較高的箝位狀態(tài)。

外部保護解決方案

圖6.外部保護。

表 1 顯示了組件信息。A 優(yōu)選使用Z1和Z2齊納二極管代替標準TVS轉(zhuǎn)換器，因為即使TVS二極管在瞬態(tài)事件中吸收相對大量的能量，它們的電壓截止點也不受精細控制，并且會隨著時間的推移而老化。齊納二極管提供明確定義的箝位電壓。雙向操作是通過在背靠背配置中使用齊納二極管來實現(xiàn)的。

Z3的作用是箝位V兩端的電壓DDD1：D4 和 Z2 和 Z3 在過壓應(yīng)力的情況下提供額外的防御。D1：D4 旁路流向電源層的故障電流，Z1 Z2 組合繞過輸出走線處的故障電流并返回電源線，從而保護 OUT+ 和 OUT- 輸出。背靠背齊納二極管的預期鉗位電壓 = 14V + 0.7V = 14.7V。

測試說明

VDD設(shè)置為 15V 恒定值。V測試在 0 至 16V 范圍內(nèi)分立斜坡，以觀察齊納箝位何時啟動和 當肖特基打開時。確保 V測試信號在關(guān)閉前“打開”1-2秒，然后關(guān)閉 在“開”條件下進行了觀察。這樣做是為了確保持續(xù)功耗 時間可以忽略不計。測試在-30°C、+25°C和+60°C下進行。

當 V測試信號超過15V時，齊納鉗位二極管兩端的電流呈指數(shù)上升，因此， 功耗超過500mW。Z1 和 Z2 齊納二極管的額定功率僅為 500mW 連續(xù) PDIS。所以 上述保護功能僅用于瞬時而非連續(xù)目的，如電力線瞬態(tài)事件期間所預期的那樣。

圖7.外部保護解決方案的測試設(shè)置和結(jié)果。

來自外部保護解決方案的觀察結(jié)果

當外部肖特基二極管導通時，流向AVDD的電流試圖將AVDD電壓拉近信號電壓。

齊納背靠背夾具是第一道防線。它們在肖特基二極管打開之前首先打開。

在相同的測試條件下，肖特基的鉗位電壓在高溫下較低，在低溫下較高。

五世鉗或齊納箝位電壓走線隨溫度變化閉合，如上所示。

從上述觀察中，我們可以推斷：

兩層保護打開，確保內(nèi)部二極管不打開。

即使內(nèi)部二極管導通（短暫），大部分電流也會通過 肖特基和齊納箝位，從而保護線路驅(qū)動器的內(nèi)部二極管。內(nèi)部的特點 鉗位可以從準直流測試中觀察到。

審核編輯：郭婷