【導(dǎo)讀】便攜式電子產(chǎn)品極大普及，伴隨而來的是消費(fèi)者對產(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，品牌概念越來越深入人心。品牌，意味著廠商需要提供給市場優(yōu)質(zhì)耐用、體驗(yàn)性能好的高性價(jià)比產(chǎn)品；口碑，也意味著對市場返修率的苛刻要求。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壓保護(hù)器相繼問世并被大量使用，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，使用場景中不可能在低壓電源線對之間產(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壓保護(hù)器和瞬變抑制二極管同時(shí)損壞？SGM40666系列過壓保護(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過壓保護(hù)閾值調(diào)節(jié)范圍
● +110V / -400V浪涌抑制能力
● 50ns過壓保護(hù)關(guān)斷響應(yīng)
● 15ms啟動防反跳時(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/欠壓保護(hù)/短路保護(hù)/過熱斷路保護(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
國標(biāo)/國際標(biāo)準(zhǔn)通用浪涌測試波形
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機(jī)制，導(dǎo)致二次側(cè)出現(xiàn)異常空載高壓。
過壓保護(hù)和瞬變抑制二極管的適用場景
過壓保護(hù)指電壓過高時(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電源保護(hù)的場合無法恢復(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。
無論是過壓保護(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，在施加超過其恢復(fù)電壓或擊穿電壓的穩(wěn)定電壓時(shí)都會因持續(xù)承受較高電壓和流過大電流而被燒毀。
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更大。空載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)過功率致?lián)p一致
引用瞬變抑制二極管的失效報(bào)告的對比圖像，可見其表現(xiàn)與持續(xù)燒灼過功率表現(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。
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