TVS管用于熱插拔電路保護(hù)



　　在熱插拔應(yīng)用中，TVS管主要用作需要被中斷的差模電流的接地分流路徑。熱插拔系統(tǒng)常被用在分布式電源系統(tǒng)中提供可靠的系統(tǒng)保護(hù)和電氣管理，典型**器系統(tǒng)的線卡接口和熱插拔電路原理圖如圖1所示。



　　從本質(zhì)上講，當(dāng)檢測(cè)到故障和電流中斷期間的電流轉(zhuǎn)換率可能達(dá)到100A/μs或以上時(shí)，圖5中的通路MOS管Q1將迅速被熱插拔控制器關(guān)閉。不過(guò)，輸入功率路徑的電源軌總線結(jié)構(gòu)難免出現(xiàn)寄生電感（與電源母線的長(zhǎng)度和固有環(huán)路面積有關(guān)）。儲(chǔ)存在該電感的能量將轉(zhuǎn)移到電路中的其他元件，以致產(chǎn)生過(guò)壓動(dòng)態(tài)行為。為了防止下游元件被損壞，在分流保護(hù)配置中從VIN至GND處連接了響應(yīng)速度快的單向TVS管（瞬態(tài)電壓抑制）硅二極管，如圖1所示。

 

　　應(yīng)用于熱插拔電路中的TVS管選擇可按照以下步驟進(jìn)行：



　　1、用切斷電壓VR選擇單向TVS管，該電壓等于或大于直流或連續(xù)峰值工作母線電壓水平。14V或15VTVS管適合低阻抗12VDC±10％的**器系統(tǒng)輸入總線。建議閱讀：TVS管參數(shù)符號(hào)注解！

 

　　2、根據(jù)熱插拔控制器斷路器閾值電壓、響應(yīng)時(shí)間和所選分流電阻器來(lái)確定峰值脈沖電流水平IP。

 

　　3、利用公式TVS管的典型應(yīng)用及實(shí)例分析（式中，VC：鉗位電壓；IP：峰值脈沖電流；VC(max)：最大鉗位電壓；VBR：擊穿電壓；IPP：采用10/1000ms波形的VC(max)條件下的最大峰值脈沖電流。）由第2步和相關(guān)數(shù)據(jù)表參數(shù)給定的IP水平來(lái)計(jì)算電路鉗位電壓VC。VC是否足夠低？如果不是，另一種方法是使用一個(gè)較大的TVS管，以獲得較陡峭的下降。請(qǐng)注意，VC的電壓溫度系數(shù)與VBR類似（例如在75℃的工作環(huán)境條件下，0.1%/℃意味著該系數(shù)增加了5％）。

 

　　4、計(jì)算出VC和IP的乘積，以獲得由TVS管維持的實(shí)際峰值功率水平。

 

　　5、利用公式TVS管的典型應(yīng)用及實(shí)例分析和已知的輸入寄生電感來(lái)確定三角脈沖波形的脈沖持續(xù)時(shí)間td（即衰減到零的時(shí)間）。

 

　　6、使用類似圖2（a）曲線的第5步脈沖持續(xù)時(shí)間降額PPP。如前所述，三角脈沖電流波形可以實(shí)現(xiàn)比雙指數(shù)參考波形曲線高33％的脈沖功率。

 

　　7、使用類似圖2（b）曲線的環(huán)境溫度降額PPP。同時(shí)應(yīng)該考慮相鄰元件的相互熱效應(yīng)。



　　8、第7步的凈降額PPP是否實(shí)現(xiàn)了由第4步計(jì)算的實(shí)際TVS管峰值功率的足夠設(shè)計(jì)余量（至少50％）？如果沒有，選擇一個(gè)較大的TVS管并重復(fù)1-8步驟。