【电源输入端TVS烧毁】-Toy模板网

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提示：此文章仅供本人查阅参考；测试器件：PESD5V0S1BA

前言

名词解释：Vc:钳位电压；Ipp：峰值脉冲电流；Vbr：击穿电压；Ir：反向漏电电流

【电源输入端TVS烧毁】

TVS（瞬态电压抑制器）功能：

1：是为解决电子设备瞬态电压和浪涌保护问题而设计的一种高性能电子电路保护装置，瞬态电压抑制二极管主要用于电路的暂态保护。TVS管可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。

2：当TVS管的两端受到瞬时高能量的影响，它可以改变之间的阻抗两端成低阻抗（即导通），在非常高的速度吸收一个大电流，当TVS管中流过的峰值电流为IPP的大电流时，管子两端电压就不再上升了。因此TVS管能够始终把被保护的器件或设备的端口电压限制在Vbr～Vc的有效区内

TVS选型：

1：最大工作电压要小于VRWM，如果工作电压大于VRWM，那在正常工作时TVS管就会被击穿，将工作电压导入地端，电路不能正常工作。

2：VCL就是钳制电压，当突波持续时间较长时，VCL就是能将突波电压钳制到的电位，类似稳压二极管的稳压电位；
VCL小说明TVS容易被损坏，当突波电压比VCL大很多，且时间很长时，突波电压和VCL的比值越大，TVS管越容易损坏

3：寄生电容也是一个考量因素，如果被保护电路是高频数据线路，则寄生电容太大，会对数据传输造成影响
总结：挑选TVS管先看VRWM，略大于最大工作电压。然后VCL尽量大，寄生电容尽量小。

一、定位问题

测试ADC检测电路是否具有过压保护，过流保护等功能；电路输入端先并联5V双向TVS管，再串联6V 500mA保险丝；

【电源输入端TVS烧毁】
电路功能：输入端输入0-5V电压，输出端检测

模拟客户错误应用的场景：

ADC 输入正负极接反
输入电压高于5V(因为电路中还有一个ADC 5-10V检测脚)
手静电（目前条件下此项无法测试，只能分析）

二、问题描述

模拟场景2时，当可调电源电流限制10mA时

2.模拟场景2时，当可调电源电流限制400mA时
【电源输入端TVS烧毁】

模拟场景2时，当可调电源电流限制1A时

初步分析结果：TVS不能长时间加超过VRWM,当工作电压超过VRWM时，内阻减小，通过的漏电流增大，烧毁PN结，一开始PN结击穿但散热和产热达到了平衡（失效分析师吕工回答），所以电压被拉低至2V左右；后持续加热TVS管炸裂，内部完全断开，所以TVS管电压与工作电压一致；

三、查找原因

TVS瞬态抑制二极管的失效原因：

1：当瞬态脉冲能量大于TVS所能承受能量时，会引起TVS器件过电应力损伤，特别是当瞬态能量远远超出TVS所能承受的数倍时，会直接导致TVS过电应力烧毁。失效模式为短路。

2：当电路中通过的电流太大，可能会造成TVS炸裂，失效模式为开路。（这种情况通常为设计时考虑不周全，TVS通流量过小造成的。）

3：电性能退化当TVS经过成千上万次的标准脉冲冲击后失效，失效模式为短路。（这种模式因长时间工作结温持续增大导致（器件内部结构变化、散热能力下降）过热烧毁。）

1.分析问题

供电8.5V时，TVS管烧毁，电压被拉低到2.6V；此时供电5V时，电压仍被拉低至2.6V；
------供电电压超过TVS管夹断电压5.8V（@1mA）,且电源实际电流限制为10mA，实际夹断电压应该小于5.8V,所以TVS管烧毁是正常的。失效模式为短路的原因是PN结击穿但散热和产热达到了平衡（失效分析师吕工回答），所以会有2.6V的电压；
供电10V时，TVS管冒烟烧毁，电压被拉低后升到10V；此时供电5V时，电压显示5V
------供电电压超过TVS管夹断电压5.8V（@1mA）,且电源实际电流限制为10mA，实际夹断电压应该小于5.8V,所以TVS管烧毁是正常的。失效模式为断路的原因是PN结击穿且内部完全烧毁。